一种低速无刷无感电机调速装置与调速方法

一种低速无刷无感电机调速装置与调速方法
【专利摘要】一种低速无刷无感电机调速装置与调速方法属于电机控制领域，特别涉及一种适用于低速三相无刷电机的电机调速装置与调速方法；包括微处理器系统、电机驱动器、电源模块和脉冲宽度调制解调器；微处理器系统用于接收外部控制指令，输出电机工作参数；脉冲宽度调制解调器用于将微处理器系统输出的电机工作参数转换成脉冲宽度调制信号；电机驱动器用于接收脉冲宽度调制解调器输出的脉冲宽度调制信号，输出三相交变电流；电源模块用于连接外部供电设备，给微处理器系统、电机驱动器和脉冲宽度调制解调器供电；本发明不仅控制精度高，而且无需检测转子当前位置，节省了转子当前位置检测设备，使得本发明具有体积小、重量轻、成本低的优点。
【专利说明】一种低速无刷无感电机调速装置与调速方法
【技术领域】
[0001]一种低速无刷无感电机调速装置与调速方法属于电机控制领域，特别涉及一种适用于低速三相无刷电机的电机调速装置与调速方法。
【背景技术】
[0002]无刷电机需要采用电子换相设备才能工作，而电子换相设备在换相时需要检测转子当前位置，多项工作结合在一起，使得无刷电机控制器庞杂，无法满足一些对于体积、重量敏感的应用要求。

【发明内容】

[0003]为了解决上述问题，本发明设计了一种低速无刷无感电机调速装置与调速方法，该调速装置与调速方法不仅控制精度高，而且无需检测转子当前位置，节省了转子当前位置检测设备，使得本发明具有体积小、重量轻、成本低的优点。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
[0005]一种低速无刷无感电机调速装置，包括微处理器系统、电机驱动器、电源模块和脉冲宽度调制解调器；
[0006]所述的微处理器系统通过脉冲宽度调制解调器连接电机驱动器，电源模块连接微处理器系统、脉冲宽度调制解调器和电机驱动器；
[0007]所述的微处理器系统用于接收外部控制指令，输出电机工作参数；所述的脉冲宽度调制解调器用于将微处理器系统输出的电机工作参数转换成脉冲宽度调制信号；所述的电机驱动器用于接收脉冲宽度调制解调器输出的脉冲宽度调制信号，输出三相交变电流；所述的电源模块用于连接外部供电设备，给微处理器系统、电机驱动器和脉冲宽度调制解调器供电。
[0008]上述低速无刷无感电机调速装置，所述的脉冲宽度调制解调器输出的脉冲宽度调制信号的频率最低值不低于IKHz。
[0009]上述低速无刷无感电机调速装置，所述的脉冲宽度调制解调器输出的脉冲宽度调制信号的频率最低值低于18000KHZ，输出的脉冲宽度调制信号的频率最高值高于22000KHz。
[0010]上述低速无刷无感电机调速装置，通过微处理器系统的接口并联，实现共网络连接。
[0011]一种在上述低速无刷无感电机调速装置上实现的调速方法，包括以下步骤:
[0012]a、微处理器系统读取控制命令，获取电机的极数，确定电机驱动器输出的功率、所要输出驱动信号的频率，并将上述参数保存到存储器中；
[0013]b、按照所要输出驱动信号的频率配置脉冲宽度调制解调器；
[0014]C、以电机驱动器的输出功率为幅值，以电机极数确定转子的角度，求解在O度到359度范围内的电位角内驱动信号的幅值大小并保存，具体计算公式为:[0015]Vli=PffX (l+sin(2Xi/NX π ))
[0016]V2i=PffX (l+sin(2Xi/NX π+2 π /3))
[0017]V3i=PffX (l+sin(2Xi/NX π +4 π /3))
[0018]其中PW是电机驱动器的输出功率，N为电机的极数；
[0019]d、微处理器系统等时间间隔获得每次幅值信号对应的横坐标，根据步骤c的计算公式得到这些横坐标下的信号幅值，并送到脉冲宽度调制解调器；
[0020]e、电机驱动器按照接收脉冲宽度调制解调器输出的脉冲宽度调制信号，将供电电源间歇性地加在电机上，使电机上的等效交变电压按照步骤c中的公式变化。
[0021]上述低速无刷无感电机调速方法，步骤d所述的时间间隔在Ims?200ms范围内。
[0022]有益效果:
[0023]1、本发明低速无刷无感电机调速装置，包括微处理器系统、电机驱动器、电源模块和脉冲宽度调制解调器；利用微处理器系统接收外部控制指令，通过脉冲宽度调制解调器使电机驱动器输出三相交变电流直接控制电机，节省了转子当前位置检测设备，使得本发明具有体积小、重量轻、成本低的优点；
[0024]2、由于脉冲宽度调制解调器输出的脉冲宽度调制信号的频率最高值高于22000KHZ，超过人耳可分辨的频率范围，如果脉冲宽度调制解调器工作在该频率，人耳听不至IJ，因此还具有无噪声的优点；
[0025]3、由于本发明低速无刷无感电机调速装置的微处理器系统可实现接口并联，因此可以实现共网络连接，通过一个电气连接网络和用户的设备相连，方便使用。
【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1是本发明低速无刷无感电机调速装置各模块之间的示意图。
[0027]图2是本发明低速无刷无感电机调速方法中步骤c中公式的相位幅值示意图。
[0028]图中:1微处理器系统、2电机驱动器、3脉冲宽度调制解调器、4电源模块。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0030]具体实施例一
[0031]本实施例为低速无刷无感电机调速装置实施例。
[0032]本实施例的低速无刷无感电机调速装置，包括微处理器系统1、电机驱动器2、电源模块4和脉冲宽度调制解调器3 ；
[0033]所述的微处理器系统I通过脉冲宽度调制解调器3连接电机驱动器2，电源模块4连接微处理器系统1、脉冲宽度调制解调器3和电机驱动器2 ;各模块之间的示意图如图1所示；
[0034]所述的微处理器系统I用于接收外部控制指令，输出电机工作参数；所述的脉冲宽度调制解调器3用于将微处理器系统I输出的电机工作参数转换成脉冲宽度调制信号；所述的电机驱动器2用于接收脉冲宽度调制解调器3输出的脉冲宽度调制信号，输出三相交变电流；所述的电源模块4用于连接外部供电设备，给微处理器系统1、电机驱动器2和脉冲宽度调制解调器3供电。[0035]具体实施例二
[0036]本实施例为低速无刷无感电机调速装置实施例。
[0037]本实施例的低速无刷无感电机调速装置，与具体实施例一的不同在于，限定所述的脉冲宽度调制解调器3输出的脉冲宽度调制信号的频率最低值不低于ΙΚΗζ。
[0038]具体实施例三
[0039]本实施例为低速无刷无感电机调速装置实施例。
[0040]本实施例的低速无刷无感电机调速装置，与具体实施例一的不同在于，限定所述的脉冲宽度调制解调器3输出的脉冲宽度调制信号的频率最低值低于18000KHZ，输出的脉冲宽度调制信号的频率最高值高于18000KHZ。
[0041]具体实施例四
[0042]本实施例为低速无刷无感电机调速装置实施例。
[0043]本实施例的低速无刷无感电机调速装置，与具体实施例一的不同在于，通过微处理器系统I的接口并联，实现共网络连接。
[0044]具体实施例五
[0045]本实施例为在以上实施例所述装置上实现的调速方法实施例。
[0046]本实施例的调速方法，包括以下步骤:
[0047]a、微处理器系统I读取控制命令，获取电机的极数，确定电机驱动器输出的功率、所要输出驱动信号的频率，并将上述参数保存到存储器中；
[0048]b、按照所要输出驱动信号的频率配置脉冲宽度调制解调器3 ；
[0049]C、以电机驱动器2的输出功率为幅值，以电机极数确定转子的角度，求解在O度到359度范围内的电位角内驱动信号的幅值大小并保存，具体计算公式为:
[0050]Vli=PffX (l+sin(2Xi/NX π ))
[0051]V2i=PffX (l+sin(2Xi/NX π+2 π /3))
[0052]V3i=PWX (1+sin (2 X i/NX π +4 π /3))
[0053]其中PW是电机驱动器2的输出功率，N为电机的极数；
[0054]公式得到的相位幅值关系如图2所示。
[0055]d、微处理器系统I等时间间隔获得每次幅值信号对应的横坐标，根据步骤c的计算公式得到这些横坐标下的信号幅值，并送到脉冲宽度调制解调器3 ；
[0056]e、电机驱动器2按照接收脉冲宽度调制解调器3输出的脉冲宽度调制信号，将供电电源间歇性地加在电机上，使电机上的等效交变电压按照步骤c中的公式变化。
[0057]上述低速无刷无感电机调速方法,步骤d所述的时间间隔在Ims?200ms范围内。
[0058]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化或方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低速无刷无感电机调速装置，其特征在于，包括微处理器系统(I)、电机驱动器(2)、电源模块(4)和脉冲宽度调制解调器(3)；所述的微处理器系统(I)通过脉冲宽度调制解调器(3 )连接电机驱动器(2 )，电源模块(4)连接微处理器系统(I)、脉冲宽度调制解调器(3)和电机驱动器(2)；所述的微处理器系统(I)用于接收外部控制指令，输出电机工作参数；所述的脉冲宽度调制解调器(3)用于将微处理器系统(I)输出的电机工作参数转换成脉冲宽度调制信号；所述的电机驱动器(2)用于接收脉冲宽度调制解调器(3)输出的脉冲宽度调制信号，输出三相交变电流；所述的电源模块(4)用于连接外部供电设备，给微处理器系统(I)、电机驱动器(2)和脉冲宽度调制解调器(3)供电。
2.根据权利要求1所述的低速无刷无感电机调速装置，其特征在于，所述的脉冲宽度调制解调器(3)输出的脉冲宽度调制信号的频率最低值不低于ΙΚΗζ。
3.根据权利要求1所述的低速无刷无感电机调速装置，其特征在于，所述的脉冲宽度调制解调器(3)输出的脉冲宽度调制信号的频率最低值低于18000KHZ，输出的脉冲宽度调制信号的频率最高值高于22000KHZ。
4.根据权利要求1所述的低速无刷无感电机调速装置，其特征在于，通过微处理器系统(I)的接口并联，实现共网络连接。
5.一种在权利要求 1所述的低速无刷无感电机调速装置上实现的调速方法，其特征在于，包括以下步骤:a、微处理器系统(I)读取控制命令，获取电机的极数，确定电机驱动器输出的功率、所要输出驱动信号的频率，并将上述参数保存到存储器中；b、按照所要输出驱动信号的频率配置脉冲宽度调制解调器(3);C、以电机驱动器(2)的输出功率为幅值，以电机极数确定转子的角度，求解在O度到359度范围内的电位角内驱动信号的幅值大小并保存，具体计算公式为:
Vli=PffX (l+sin(2Xi/NX π ))
V2i=PffX (l+sin(2Xi/NX π+2 π /3))
V3i=PffX (l+sin(2Xi/NX π+4π/3))其中PW是电机驱动器(2)的输出功率，N为电机的极数；d、微处理器系统(I)等时间间隔获得每次幅值信号对应的横坐标，根据步骤c的计算公式得到这些横坐标下的信号幅值，并送到脉冲宽度调制解调器(3)；e、电机驱动器(2)按照接收脉冲宽度调制解调器(3)输出的脉冲宽度调制信号，将供电电源间歇性地加在电机上，使电机上的等效交变电压按照步骤c中的公式变化。
6.根据权利要求1所述的低速无刷无感电机调速方法，其特征在于，步骤d所述的时间间隔在Ims~200ms范围内。
【文档编号】H02P6/08GK103780169SQ201410071706
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】莫宏伟, 雍升, 徐立芳, 董会云, 蒋兴洲 申请人:哈尔滨伟方智能科技开发有限责任公司