无刷直流电机的振动优化电路及控制器的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种无刷直流电机的振动优化电路及其控制器。

背景技术：

家电用的电机逐步从传统的交流异步电机替换成无刷直流电机，无刷直流电机相比较交流异步电机具有能效、结构尺寸、噪音振动等方面的优势。无刷直流电机的运行需要相应的电机驱动器配合，常用的电机驱动器有120°方波方案和正弦波方案。方波方案控制简单，实现容易，但在电机带载状态下，噪音振动很明显；正弦波方案控制较复杂，电机在负载情况下，噪音振动改善明显，不过空载时电机振动会较大。

目前主流的正弦波方案，为改善负载时的效率，会提供两种进角补偿方式(进角又称超前角，指代电机反电势与相电流之间的相位差)。第一种是固定进角，即不论负载轻重，进角的补偿是一个固定值，效率上只能在某一个负载点上进行优化，偏离最优点后，由于不合适的进角补偿，往往导致效率变差。第二种是自动进角，随着负载的改变，进角的补偿也会发生改变，一般会参照转速、电流或者调速指令来对进角进行设置，这种自动进角的方式基本能获得全转速段的效率优化，是目前最常用的进角补偿方式，不过自动进角带来的问题是空载状态时，由于进角的补偿不合适，往往会导致空载振动相较第一种方式大，噪音明显。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种无刷直流电机的振动优化电路及其控制器，能够有效改善自动进角补偿时空载状态的振动，降低噪音。

根据本实用新型的第一方面实施例的无刷直流电机的振动优化电路，包括：

控制单元，所述控制单元上设有用于获取电机转速信号的第一采样端口、用于获取电机调速电压信号的第二采样端口和控制输出端口，所述控制单元根据所述第一采样端口和所述第二采样端口获取的信号判断电机工作状态；

输出单元，包括开关电路和稳压电路，所述开关电路的输入端与所述控制输出端口连接，所述开关电路的输出端与所述稳压电路连接以控制开启或关闭所述稳压电路的稳压输出。

根据本实用新型实施例的无刷直流电机的振动优化电路，至少具有如下有益效果：

在控制单元上通过第一采样端口获取电机转速信号以及通过第二采样端口获取电机调速电压信号，根据电机转速或电机调速电压判断电机的工作状态，开关电路根据电机的工作状态控制开启或关闭稳压电路的稳压输出，针对电机采用自动进角补偿方式时空载振动过大的问题，在电机负载状态时，控制单元通过开关电路控制关闭稳压输出，电机处于正常工作；空载状态时，控制单元通过开关电路控制开启稳压输出，这样通过进角箝位输出，将进角电压稳定在稳定值上，从而减小电机的振动，这样电机在空载时振动和噪音得到明显改善，更实用可靠。

根据本实用新型的一些实施例，所述控制单元上还设有第三采样端口，所述第三采样端口与所述稳压电路的输出端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关电路包括三极管和第一电阻，所述第一电阻的一端与控制输出端口连接，另一端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极与所述稳压电路连接，所述三极管的发射极与接地端。

根据本实用新型的一些实施例，所述开关电路还包括第一电容，所述第一电容的两端分别连接所述三极管的基极和发射极。

根据本实用新型的一些实施例，所述稳压电路包括稳压电源、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第三电阻与所述第四电阻串联并连接于所述稳压电源与接地端之间，所述第二电阻的一端与所述三极管的集电极连接，另一端连接于所述第三电阻与所述第四电阻之间并连接稳压输出端。

根据本实用新型的一些实施例，所述稳压电路还包括第二电容，所述第二电容的两端分别连接所述稳压输出端和所述接地端。

根据本实用新型的第二方面实施例的控制器，包括上述的无刷直流电机的振动优化电路。

根据本实用新型实施例的控制器，至少具有如下有益效果：

该控制器通过在控制单元上通过第一采样端口获取电机转速以及通过第二采样端口获取电机调速电压，根据电机转速或电机调速电压判断电机的工作状态，开关电路根据电机的工作状态控制开启或关闭稳压电路的稳压输出，针对电机采用自动进角补偿方式时空载振动过大的问题，在电机负载状态时，控制单元通过开关电路控制关闭稳压输出，电机处于正常工作；空载状态时，控制单元通过开关电路控制开启稳压输出，这样通过进角箝位输出，将进角电压稳定在稳定值上，从而减小电机的振动，这样电机在空载时振动和噪音得到明显改善，更实用可靠。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的振动优化电路的工作原理示意图；

图2为本实用新型实施例的振动优化电路的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，实施例提供的无刷直流电机的振动优化电路，包括控制单元和输出单元，其中，控制单元可采用mcu(微控制单元)，利用控制单元上的第一采样端口获取电机转速信号，利用第二采样端口获取电机调速电压信号，根据电机转速或电机调速电压判断电机的工作状态。输出单元包括开关电路和稳压电路，开关电路根据电机的工作状态控制开启或关闭稳压电路的稳压输出，实施例所指的电机为无刷直流电机，无刷直流电机常用的接口是5线制，即包括绕组电源正极线、电源负极线、芯片电源线、调速信号线和转速反馈信号线，属于已知技术。

针对电机采用自动进角补偿方式时空载振动过大的问题，在电机负载状态时，控制单元通过开关电路控制关闭稳压输出，电机在驱动器正常驱动下工作；空载状态时，控制单元通过开关电路控制开启稳压输出，这样通过进角箝位输出，强行将进角电压稳定在稳定值上，避免电机因进角电压变化而出现较大振动，这样电机在空载时振动和噪音得到明显改善。

在一些实施例中，控制单元上还设有第三采样端口，第三采样端口与稳压电路的输出端连接，mcu通过第三采样端口对稳压电路的输出电压进行采样，实时监测稳压输出的状态，以保证在空载状态下能够输出稳定电压。

如图2所示的电路原理图，mcu包括有第一采样端口in、第二采样端口adc0、第三采样端口adc1以及控制输出端口out，第一采样端口in连接电机转速反馈信号线，第二采样端口adc0连接电机调速信号线，mcu能够根据电机的转速信号和调速信号判断电机是否处于空载状态。开关电路包括三极管q1、第一电阻r1和第一电容c1，第一电阻r1的一端与mcu的控制输出端口out连接，另一端与三极管q1的基极连接，三极管q1的集电极与稳压电路连接，三极管q1的发射极与接地端，第一电容c1的两端分别连接三极管q1的基极和发射极。

实施例中，稳压电路包括稳压电源vreg、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4，第三电阻r3的一端与稳压电源vreg连接，另一端与第四电阻r4连接，即第三电阻r3和第四电阻r4串联，第四电阻r4的另一端接地。第二电阻r2的一端与三极管q1的集电极连接，另一端连接于第三电阻r3与第四电阻r4之间，稳压电路的稳压输出端连接在第三电阻r3与第四电阻r4之间，通过稳压电路能够提供稳定的电压输出，以保证电机在空载情况下由稳定电压进行驱动，实现改善电机振动，降低噪音的目的。

另外，在稳压电路的稳压输出端上还通过第二电容c2接地，第一电容c1和第二电容c2起到滤波作用，保证输出的稳定。

当电机处于负载状态时，mcu的控制输出端口out输出信号使三极管q1导通，稳压输出端输出为低电平，即关闭稳压输出，此时电机在正常驱动状态下工作。当电机处于空载状态时，mcu的控制输出端口out输出信号使三极管q1截止，此时，稳压输出端输出为稳压值，将进角补偿箝位在一个固定值上，从而减小电机的振动，这样电机在空载时振动和噪音得到明显改善。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。