一種低速無刷無感電機調速裝置與調速方法
【專利摘要】一種低速無刷無感電機調速裝置與調速方法屬于電機控制領域，特別涉及一種適用于低速三相無刷電機的電機調速裝置與調速方法；包括微處理器系統、電機驅動器、電源模塊和脈沖寬度調制解調器；微處理器系統用于接收外部控制指令，輸出電機工作參數；脈沖寬度調制解調器用于將微處理器系統輸出的電機工作參數轉換成脈沖寬度調制信號；電機驅動器用于接收脈沖寬度調制解調器輸出的脈沖寬度調制信號，輸出三相交變電流；電源模塊用于連接外部供電設備，給微處理器系統、電機驅動器和脈沖寬度調制解調器供電；本發明不僅控制精度高，而且無需檢測轉子當前位置，節省了轉子當前位置檢測設備，使得本發明具有體積小、重量輕、成本低的優點。
【專利說明】一種低速無刷無感電機調速裝置與調速方法
【技術領域】
[0001]一種低速無刷無感電機調速裝置與調速方法屬于電機控制領域，特別涉及一種適用于低速三相無刷電機的電機調速裝置與調速方法。
【背景技術】
[0002]無刷電機需要采用電子換相設備才能工作，而電子換相設備在換相時需要檢測轉子當前位置，多項工作結合在一起，使得無刷電機控制器龐雜，無法滿足一些對于體積、重量敏感的應用要求。
【發明內容】
[0003]為了解決上述問題，本發明設計了一種低速無刷無感電機調速裝置與調速方法，該調速裝置與調速方法不僅控制精度高，而且無需檢測轉子當前位置，節省了轉子當前位置檢測設備，使得本發明具有體積小、重量輕、成本低的優點。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
[0005]一種低速無刷無感電機調速裝置，包括微處理器系統、電機驅動器、電源模塊和脈沖寬度調制解調器；
[0006]所述的微處理器系統通過脈沖寬度調制解調器連接電機驅動器，電源模塊連接微處理器系統、脈沖寬度調制解調器和電機驅動器；
[0007]所述的微處理器系統用于接收外部控制指令，輸出電機工作參數；所述的脈沖寬度調制解調器用于將微處理器系統輸出的電機工作參數轉換成脈沖寬度調制信號；所述的電機驅動器用于接收脈沖寬度調制解調器輸出的脈沖寬度調制信號，輸出三相交變電流；所述的電源模塊用于連接外部供電設備，給微處理器系統、電機驅動器和脈沖寬度調制解調器供電。
[0008]上述低速無刷無感電機調速裝置，所述的脈沖寬度調制解調器輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最低值不低于IKHz。
[0009]上述低速無刷無感電機調速裝置，所述的脈沖寬度調制解調器輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最低值低于18000KHZ，輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最高值高于22000KHz。
[0010]上述低速無刷無感電機調速裝置，通過微處理器系統的接口并聯，實現共網絡連接。
[0011]一種在上述低速無刷無感電機調速裝置上實現的調速方法，包括以下步驟:
[0012]a、微處理器系統讀取控制命令，獲取電機的極數，確定電機驅動器輸出的功率、所要輸出驅動信號的頻率，并將上述參數保存到存儲器中；
[0013]b、按照所要輸出驅動信號的頻率配置脈沖寬度調制解調器；
[0014]C、以電機驅動器的輸出功率為幅值，以電機極數確定轉子的角度，求解在O度到359度范圍內的電位角內驅動信號的幅值大小并保存，具體計算公式為:[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是電機驅動器的輸出功率，N為電機的極數；
[0019]d、微處理器系統等時間間隔獲得每次幅值信號對應的橫坐標，根據步驟c的計算公式得到這些橫坐標下的信號幅值，并送到脈沖寬度調制解調器；
[0020]e、電機驅動器按照接收脈沖寬度調制解調器輸出的脈沖寬度調制信號，將供電電源間歇性地加在電機上，使電機上的等效交變電壓按照步驟c中的公式變化。
[0021]上述低速無刷無感電機調速方法，步驟d所述的時間間隔在Ims?200ms范圍內。
[0022]有益效果:
[0023]1、本發明低速無刷無感電機調速裝置，包括微處理器系統、電機驅動器、電源模塊和脈沖寬度調制解調器；利用微處理器系統接收外部控制指令，通過脈沖寬度調制解調器使電機驅動器輸出三相交變電流直接控制電機，節省了轉子當前位置檢測設備，使得本發明具有體積小、重量輕、成本低的優點；
[0024]2、由于脈沖寬度調制解調器輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最高值高于22000KHZ，超過人耳可分辨的頻率范圍，如果脈沖寬度調制解調器工作在該頻率，人耳聽不至IJ，因此還具有無噪聲的優點；
[0025]3、由于本發明低速無刷無感電機調速裝置的微處理器系統可實現接口并聯，因此可以實現共網絡連接，通過一個電氣連接網絡和用戶的設備相連，方便使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明低速無刷無感電機調速裝置各模塊之間的示意圖。
[0027]圖2是本發明低速無刷無感電機調速方法中步驟c中公式的相位幅值示意圖。
[0028]圖中:1微處理器系統、2電機驅動器、3脈沖寬度調制解調器、4電源模塊。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0030]具體實施例一
[0031]本實施例為低速無刷無感電機調速裝置實施例。
[0032]本實施例的低速無刷無感電機調速裝置，包括微處理器系統1、電機驅動器2、電源模塊4和脈沖寬度調制解調器3 ；
[0033]所述的微處理器系統I通過脈沖寬度調制解調器3連接電機驅動器2，電源模塊4連接微處理器系統1、脈沖寬度調制解調器3和電機驅動器2 ;各模塊之間的示意圖如圖1所示；
[0034]所述的微處理器系統I用于接收外部控制指令，輸出電機工作參數；所述的脈沖寬度調制解調器3用于將微處理器系統I輸出的電機工作參數轉換成脈沖寬度調制信號；所述的電機驅動器2用于接收脈沖寬度調制解調器3輸出的脈沖寬度調制信號，輸出三相交變電流；所述的電源模塊4用于連接外部供電設備，給微處理器系統1、電機驅動器2和脈沖寬度調制解調器3供電。[0035]具體實施例二
[0036]本實施例為低速無刷無感電機調速裝置實施例。
[0037]本實施例的低速無刷無感電機調速裝置，與具體實施例一的不同在于，限定所述的脈沖寬度調制解調器3輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最低值不低于ΙΚΗζ。
[0038]具體實施例三
[0039]本實施例為低速無刷無感電機調速裝置實施例。
[0040]本實施例的低速無刷無感電機調速裝置，與具體實施例一的不同在于，限定所述的脈沖寬度調制解調器3輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最低值低于18000KHZ，輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最高值高于18000KHZ。
[0041]具體實施例四
[0042]本實施例為低速無刷無感電機調速裝置實施例。
[0043]本實施例的低速無刷無感電機調速裝置，與具體實施例一的不同在于，通過微處理器系統I的接口并聯，實現共網絡連接。
[0044]具體實施例五
[0045]本實施例為在以上實施例所述裝置上實現的調速方法實施例。
[0046]本實施例的調速方法，包括以下步驟:
[0047]a、微處理器系統I讀取控制命令，獲取電機的極數，確定電機驅動器輸出的功率、所要輸出驅動信號的頻率，并將上述參數保存到存儲器中；
[0048]b、按照所要輸出驅動信號的頻率配置脈沖寬度調制解調器3 ；
[0049]C、以電機驅動器2的輸出功率為幅值，以電機極數確定轉子的角度，求解在O度到359度范圍內的電位角內驅動信號的幅值大小并保存，具體計算公式為:
[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是電機驅動器2的輸出功率，N為電機的極數；
[0054]公式得到的相位幅值關系如圖2所示。
[0055]d、微處理器系統I等時間間隔獲得每次幅值信號對應的橫坐標，根據步驟c的計算公式得到這些橫坐標下的信號幅值，并送到脈沖寬度調制解調器3 ；
[0056]e、電機驅動器2按照接收脈沖寬度調制解調器3輸出的脈沖寬度調制信號，將供電電源間歇性地加在電機上，使電機上的等效交變電壓按照步驟c中的公式變化。
[0057]上述低速無刷無感電機調速方法,步驟d所述的時間間隔在Ims?200ms范圍內。
[0058]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作出的結構變化或方法改進，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種低速無刷無感電機調速裝置，其特征在于，包括微處理器系統(I)、電機驅動器(2)、電源模塊(4)和脈沖寬度調制解調器(3)； 所述的微處理器系統(I)通過脈沖寬度調制解調器(3 )連接電機驅動器(2 )，電源模塊(4)連接微處理器系統(I)、脈沖寬度調制解調器(3)和電機驅動器(2)； 所述的微處理器系統(I)用于接收外部控制指令，輸出電機工作參數；所述的脈沖寬度調制解調器(3)用于將微處理器系統(I)輸出的電機工作參數轉換成脈沖寬度調制信號；所述的電機驅動器(2)用于接收脈沖寬度調制解調器(3)輸出的脈沖寬度調制信號，輸出三相交變電流；所述的電源模塊(4)用于連接外部供電設備，給微處理器系統(I)、電機驅動器(2)和脈沖寬度調制解調器(3)供電。
2.根據權利要求1所述的低速無刷無感電機調速裝置，其特征在于，所述的脈沖寬度調制解調器(3)輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最低值不低于ΙΚΗζ。
3.根據權利要求1所述的低速無刷無感電機調速裝置，其特征在于，所述的脈沖寬度調制解調器(3)輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最低值低于18000KHZ，輸出的脈沖寬度調制信號的頻率最高值高于22000KHZ。
4.根據權利要求1所述的低速無刷無感電機調速裝置，其特征在于，通過微處理器系統(I)的接口并聯，實現共網絡連接。
5.一種在權利要求 1所述的低速無刷無感電機調速裝置上實現的調速方法，其特征在于，包括以下步驟: a、微處理器系統(I)讀取控制命令，獲取電機的極數，確定電機驅動器輸出的功率、所要輸出驅動信號的頻率，并將上述參數保存到存儲器中； b、按照所要輸出驅動信號的頻率配置脈沖寬度調制解調器(3); C、以電機驅動器(2)的輸出功率為幅值，以電機極數確定轉子的角度，求解在O度到359度范圍內的電位角內驅動信號的幅值大小并保存，具體計算公式為:
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是電機驅動器(2)的輸出功率，N為電機的極數； d、微處理器系統(I)等時間間隔獲得每次幅值信號對應的橫坐標，根據步驟c的計算公式得到這些橫坐標下的信號幅值，并送到脈沖寬度調制解調器(3)； e、電機驅動器(2)按照接收脈沖寬度調制解調器(3)輸出的脈沖寬度調制信號，將供電電源間歇性地加在電機上，使電機上的等效交變電壓按照步驟c中的公式變化。
6.根據權利要求1所述的低速無刷無感電機調速方法，其特征在于，步驟d所述的時間間隔在Ims~200ms范圍內。
【文檔編號】H02P6/08GK103780169SQ201410071706
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】莫宏偉, 雍升, 徐立芳, 董會云, 蔣興洲 申請人:哈爾濱偉方智能科技開發有限責任公司