專利名稱：：一種直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電動機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，尤其是涉及一種直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有直流無刷電機(jī)的無級調(diào)速，有采用單片機(jī)檢測轉(zhuǎn)子的瞬時位置及速度，并通過控制MOSFET管的門極導(dǎo)通電壓變化來實現(xiàn)的，即所謂壓控調(diào)速方式。這種調(diào)速方式的實質(zhì)是通過改變MOSEFT管在線性區(qū)域的阻抗控制直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這是一段對于電壓很敏感的線性區(qū)域，某個電路參數(shù)一旦改變，MOSFET管阻抗就會隨之變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之改變，尤其是MOSFET管發(fā)熱后的導(dǎo)通電流會發(fā)生變化，從而引起直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速在不同的環(huán)境、場合中明顯不一致。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有調(diào)速方法中MOSEFT管存在線性區(qū)域內(nèi)電壓過于敏感引起直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速在不同的環(huán)境、場合中明顯不一致的缺陷，提出一種直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。這種直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法的特點是依次有以下步驟(1)初始化開機(jī)時，將CPU處理部件的PWM調(diào)節(jié)輸出限定為O，對CPU處理部件的PWM輸出進(jìn)行初始化，并由外部頻率信號輸入部件設(shè)定經(jīng)過量化為至少兩個檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra，以及各個檔位電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra相應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vwft:所述量化為至少兩個檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra是，由外部頻率信號輸入部件所輸入的不同頻率脈沖信號來設(shè)定不同檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra，即由外部頻率信號輸入部件是提供相應(yīng)脈沖頻率數(shù)據(jù)，所述脈沖頻率數(shù)據(jù)與設(shè)定的檔位轉(zhuǎn)速一一對應(yīng)，經(jīng)過量化的每個檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速由CPU處理部件存儲在非揮發(fā)性存儲器內(nèi)作為調(diào)速的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。所述轉(zhuǎn)速檔位越多，轉(zhuǎn)速的變化區(qū)間也就越小，以便實現(xiàn)接近無級調(diào)速的效果。所述各個檔位電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra相應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)V^是，由電機(jī)兩端電壓采集部件對設(shè)定的電機(jī)每一轉(zhuǎn)速檔位所對應(yīng)的穩(wěn)定運(yùn)行后的電機(jī)兩端電壓分別進(jìn)行測試，由CPU處理部件內(nèi)部的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后計算出電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vrefa，所計算的結(jié)果由CPU處理部件存儲在非揮發(fā)性存儲器內(nèi)作為調(diào)速的基準(zhǔn)電機(jī)兩端電壓差值。需要分別進(jìn)行測試的原因是，直流無刷電機(jī)品種多樣，性能不一，電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra與相應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)V^之間沒有特定的對應(yīng)關(guān)聯(lián)。(2)外部輸入檔位判斷所述模擬無級調(diào)速過程由外部頻率信號輸入部件輸入設(shè)定的頻率脈沖信號啟動，即由其輸入設(shè)定的頻率脈沖信號提供CPU處理部件進(jìn)行識別，控制直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速過程，如果CPU處理部件未采集到外部輸入頻率信號，就控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0;如果CPU處理部件采集到對應(yīng)某檔位轉(zhuǎn)速的外部輸入頻率信號，就執(zhí)行步驟(3)、(4)、(5)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速為相應(yīng)的轉(zhuǎn)速檔位；(3)檢測電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V所述檢測包括采集與計算，由電機(jī)兩端電壓采集部件對相應(yīng)的轉(zhuǎn)速檔位所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓分別進(jìn)行采集，由CPU處理部件內(nèi)部的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后計算出電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V，并與存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)的每一個設(shè)定檔位所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vref進(jìn)行比較；(4)調(diào)節(jié)PWM輸出如果電機(jī)兩端電壓采集部件采集的電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V偏小，小于存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)同一檔位端電壓差基準(zhǔn)值△Vref，即AV〈AV^，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏低，就由CPU處理部件調(diào)整內(nèi)部定時器或內(nèi)部的PWM模塊輸出占空比即正負(fù)脈寬比更大的PWM信號，控制改變串聯(lián)在電機(jī)回路中的線性阻抗，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，直至符合設(shè)定要求為止；如果電機(jī)兩端電壓采集部件采集的電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V偏大，大于存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)同一檔位端電壓差基準(zhǔn)值△Vref，即AV〉A(chǔ)V^，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，就由CPU處理部件調(diào)整內(nèi)部定時器或內(nèi)部的PWM模塊輸出占空比即正負(fù)脈寬比更小的PWM信號，控制改變串聯(lián)在電機(jī)回路中的線性阻抗，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，直至符合設(shè)定要求為止；(5)再檢測電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V是否和外部輸入所要求的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vref近似相等，調(diào)速直至符合設(shè)定要求，如果未符合設(shè)定要求，差值偏小，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏低，需要增加，如果差值偏大，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，需要降低，返回步驟(4)再調(diào)節(jié)CPU處理部件的PWM輸出，如果符合設(shè)定要求，調(diào)速完畢。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。所述由外部頻率信號輸入部件所輸入的不同頻率脈沖信號是，滿足以下要求的脈沖信號(1)頻率為f。的脈沖信號，對應(yīng)零檔電機(jī)轉(zhuǎn)速RfO，即零檔位轉(zhuǎn)速為0;(2)頻率為f;的脈沖信號，對應(yīng)第a檔電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra;其中fa=(1+P%)aXf0;式中P。/。是所述相鄰兩檔位轉(zhuǎn)速對應(yīng)的脈沖頻率的差額百分比數(shù)；(3)100《fa+Af《20000(Hz)，其中100《fa《1000(Hz)時，Af《5(Hz);1000<fa《10000(Hz)時，Af《50(Hz);10000<fa《20000(Hz)時，Af《500(Hz)。優(yōu)選的是，fo是184Hz，Af=5Hz，零檔位轉(zhuǎn)速對應(yīng)的脈沖頻率為184X95%《fQ+Af《184X105%，即為174.8Hz193.2Hz。優(yōu)選的是，所述相鄰兩檔位轉(zhuǎn)速對應(yīng)的脈沖頻率的差額百分比數(shù)P%是15%25%。優(yōu)選的是，所述包括零檔位轉(zhuǎn)速的各個檔位轉(zhuǎn)速的相應(yīng)脈沖頻率數(shù)據(jù)劃分的檔位數(shù)n+l是125，所述檔位轉(zhuǎn)速的變化是以一定的步長漸變，不是直接跳變。例如在電機(jī)轉(zhuǎn)速R為Or/min3000r/min，設(shè)定25檔位轉(zhuǎn)速，則每檔位轉(zhuǎn)速只相差3000r/min/25=120r/min，這樣小的轉(zhuǎn)速變化完全可以模擬無級調(diào)速的效果，當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速檔位從Ra=1000r/min變化到Ra+l=1120r/min時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是以IRa'—Ra+1I/2的步長從lOOOr/min平緩增加到1120r/min，其中.-Ra'是電機(jī)第a檔位釆集計算的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，由電機(jī)兩端電壓采集部件將電機(jī)當(dāng)前兩端電壓值送到CPU處理部件，由CPU處理部件計算當(dāng)前壓差所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速；Rw是電機(jī)第a+1檔位初始設(shè)定的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vref存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)。所述電機(jī)轉(zhuǎn)速從第a檔位調(diào)節(jié)到第a+1檔位，按以下等式進(jìn)行如果Ra'<Ra，AVa+1<AVref(a+l)，Ra+1'=Ra'+(Ra+1—Ra)X(AVref(a+1)—AVa+1)/2;如果Ra+Z>Ra+，AVa+1〉A(chǔ)Vref(a+1)，Ra+1'=Ra'—(Ra+i—Ra)X(AVa+1—AVref(a+1))/2;等式中Ra'是電機(jī)第a檔位采集計算的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，由電機(jī)兩端電壓采集部件將電機(jī)當(dāng)前兩端電壓值送到CPU處理部件，由CPU處理部件計算當(dāng)前壓差所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速；Ra是電機(jī)第a檔位初始設(shè)定的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，經(jīng)人工測試得到不同的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，并測試不同的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vw，將測試得到的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vw存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)rAV^是電機(jī)第a檔位轉(zhuǎn)速電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值，此基準(zhǔn)值和初始設(shè)定的轉(zhuǎn)速值是一一對應(yīng)的，不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)兩端電壓差值不一樣，人工對電機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的壓差進(jìn)行測試，并將不同檔位電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)V她存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)；AVa是電機(jī)第a檔位轉(zhuǎn)速電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值。設(shè)定在調(diào)速時間區(qū)間t調(diào)節(jié)一次電機(jī)轉(zhuǎn)速，所述調(diào)速時間區(qū)間t值根據(jù)不同直流無刷電機(jī)的本身狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。優(yōu)選的是，所述調(diào)速時間區(qū)間t為0.2秒0.5秒，大多數(shù)直流無刷電機(jī)在0.2秒0.5秒內(nèi)可以運(yùn)行穩(wěn)定。所述調(diào)速直至符合設(shè)定要求是，調(diào)速后的當(dāng)前實際轉(zhuǎn)速R/與設(shè)定基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速Ra之間的誤差范圍為IRa'—RaI/Ra<l%，即IAVa—AVrefai/AVrefa<l%，。符合上述不等式的要求，電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)停止，否則，電機(jī)運(yùn)行不會穩(wěn)定。AVa為電機(jī)第a檔位當(dāng)前兩端電壓差值；AVrefa為電機(jī)第a檔位存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)人工設(shè)定并固化的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值。所述由CPU處理部件調(diào)整輸出的PWM信號是，頻率不變、占空比即正負(fù)脈寬比可變的脈沖信號。所述控制改變串聯(lián)在電機(jī)回路中的線性阻抗是，改變功率開關(guān)管的輸入端直流電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的優(yōu)點和有益效果如下本發(fā)明方法對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行量化，對設(shè)定檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速以及所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差值進(jìn)行測試，將測試結(jié)果存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)作為調(diào)速的基準(zhǔn)，不斷調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的導(dǎo)通電壓使電機(jī)兩端電壓差達(dá)到一致。即使電機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)熱，功率開關(guān)管阻抗變化仍然很小，由于大幅度減小電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的階梯，與逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器件配套使用，能夠模擬直流無刷電機(jī)無級調(diào)速，有效彌補(bǔ)現(xiàn)有調(diào)速方法中功率開關(guān)管存在線性區(qū)域內(nèi)電壓過于敏感引起直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速在不同環(huán)境、場合中明顯不一致的缺陷，具有無級調(diào)速一致性強(qiáng)、成本較低的優(yōu)點，一般在5秒6秒內(nèi)可以調(diào)速完畢，且速度變化是逐漸遞增或遞減的，不會有階越性或跳躍性的變化。本發(fā)明方法的應(yīng)用范圍包括各種鼓風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)扇及散熱風(fēng)扇所采用的直流無刷電機(jī)的無級調(diào)速。下面結(jié)合具體實施方式并對照附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。附圖是本發(fā)明具體實施方式的模擬無級調(diào)速過程示意圖。具體實施例方式一種比亞迪F3型汽車鼓風(fēng)機(jī)用直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法采用的直流無刷電機(jī)由汽車蓄電池供電，額定電流為15A，額定電壓12V。模擬無級調(diào)速方法依次有以下步驟(1)初始化開機(jī)時，將CPU處理部件的PWM調(diào)節(jié)輸出限定為O，對CPU處理部件的PWM輸出進(jìn)行初始化，并由外部頻率信號輸入部件設(shè)定經(jīng)過量化為至少兩個檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra，以及各個檔位電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra相應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)V,^:為說明簡潔，本具體實施方式設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速量化為六個檔位，第0檔位至第5檔位，第O檔位電機(jī)未轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速Ro二Or/min，第5檔位電機(jī)轉(zhuǎn)速R5=2950r/min，脈沖信號發(fā)生器分六檔提供外部輸入信號的頻率數(shù)據(jù)如表1所示，表1的量化結(jié)果存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)，與逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器件配套使用。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>對以上設(shè)定檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速以及在設(shè)定調(diào)速時間區(qū)間t二0.3秒內(nèi)所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差值進(jìn)行實際測試，設(shè)定汽車鼓風(fēng)機(jī)六檔位轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值如表2所示，并將表2測試結(jié)果存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表2數(shù)據(jù)由人工測試提供。設(shè)定電機(jī)第一檔位轉(zhuǎn)速時，必須控制MOSFET的輸入電壓為2.0V，使電機(jī)兩端的電壓差值達(dá)到2.5V;設(shè)定電機(jī)第二檔位轉(zhuǎn)速時，必須控制MOSFET的輸入電壓為2.2V，使電機(jī)兩端的電壓差值達(dá)到4.1V;設(shè)定電機(jī)第三檔位轉(zhuǎn)速時，必須控制MOSFET的輸入電壓為2.5V，使電機(jī)兩端的電壓差值達(dá)到6.2V;設(shè)定電機(jī)第四檔位轉(zhuǎn)速時，必須控制MOSFET的輸入電壓為2.8V，使電機(jī)兩端的電壓差值達(dá)到9.0V;設(shè)定電機(jī)第三檔位轉(zhuǎn)速時，必須控制MOSFET的輸入電壓為3.1V，使電機(jī)兩端的電壓差值達(dá)到12.0V。(2)外部輸入檔位判斷所述模擬無級調(diào)速過程由外部頻率信號輸入部件輸入設(shè)定的頻率脈沖信號啟動，即由其輸入設(shè)定的頻率脈沖信號提供CPU處理部件進(jìn)行識別，控制直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速過程，如果CPU處理部件未采集到外部輸入頻率信號，就控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0;如果CPU處理部件采集到對應(yīng)某檔位轉(zhuǎn)速的外部輸入頻率信號，就執(zhí)行步驟(3)、(4)、(5)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速為相應(yīng)的轉(zhuǎn)速檔位；(3)檢測電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V所述檢測包括采集與計算，由電機(jī)兩端電壓采集部件對相應(yīng)的轉(zhuǎn)速檔位所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓分別進(jìn)行采集，由CPU處理部件內(nèi)部的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后計算出電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V，并與存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)的每一個設(shè)定檔位所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vref進(jìn)行比較；(4)調(diào)節(jié)PWM輸出假設(shè)用戶已設(shè)定外部頻率信號輸入部件輸入第二檔位轉(zhuǎn)速的外部輸入頻率信號，使電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速為第二檔位轉(zhuǎn)速，現(xiàn)在調(diào)節(jié)外部頻率信號輸入部件輸入第三檔位轉(zhuǎn)速的外部輸入頻率信號，即要增加電機(jī)轉(zhuǎn)速。再設(shè)定由CPU處理部件調(diào)整輸出的PWM信號是，頻率固定為450+20Hz、占空比即正負(fù)脈寬比為4:1可變的脈沖信號，經(jīng)過積分、分壓處理后輸入至功率開關(guān)管的輸入端的直流電壓值為2.4V，電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V3二5.1V〈AVref.3二6.2V，當(dāng)前實際轉(zhuǎn)速113'為1950r/min<R3二2100r/min，轉(zhuǎn)速偏低，就由CPU處理部件調(diào)整內(nèi)部定時器或內(nèi)部的PWM模塊輸出占空比即正負(fù)脈寬比為5:1的PWM信號，經(jīng)過積分、分壓處理后輸入至功率開關(guān)管的輸入端的直流電壓值為2.6V，控制改變串聯(lián)在電機(jī)回路中的線性阻抗，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加為R3'=2090r/min，電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值改變?yōu)?.1V，直至調(diào)速后的當(dāng)前實際轉(zhuǎn)速R3'與設(shè)定基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速R3之間的誤差范圍為iR3'—R3I/R3=0.5%<1%，即符合控制轉(zhuǎn)速的誤差小于1%的要求為止，PWM首次調(diào)節(jié)完畢；以上是電機(jī)轉(zhuǎn)速偏低，即電機(jī)兩端電壓采集部件采集的電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V小于存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)同一檔位端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vref，即AV<AVref時的PWM輸出調(diào)節(jié)；至于電機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，即電機(jī)兩端電壓采集部件采集的電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V大于存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)同一檔位端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vref，即AV〉A(chǔ)Vref時的PWM輸出調(diào)節(jié)，與以上說明類似，只是改變相應(yīng)的數(shù)據(jù)。具體說明如下假設(shè)用戶已設(shè)定外部頻率信號輸入部件輸入第二檔位轉(zhuǎn)速的外部輸入頻率信號，使電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速為第二檔位轉(zhuǎn)速，現(xiàn)在調(diào)節(jié)外部頻率信號輸入部件輸入第一檔位轉(zhuǎn)速的外部輸入頻率信號，即要降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。再設(shè)定由CPU處理部件調(diào)整輸出的PWM信號是，頻率固定為450+20Hz、占空比即正負(fù)脈寬比為3:1可變的脈沖信號，經(jīng)過積分、分壓處理后輸入至功率開關(guān)管的輸入端的直流電壓值為2.4V，電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V,二2.8V〉△Vref-,=2.5V，當(dāng)前實際轉(zhuǎn)速R,'為1250r/min〉R,=1150r/mm，轉(zhuǎn)速偏高，就由CPU處理部件調(diào)整內(nèi)部定時器或內(nèi)部的PWM模塊輸出占空比即正負(fù)脈寬比為2:1的PWM.信號，經(jīng)過積分、分壓處理后輸入至功率開關(guān)管的輸入端的直流電壓值為2.0V，控制改變串聯(lián)在電機(jī)回路中的線性阻抗，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低為R,'=1149r/min，電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值改變?yōu)?.5V，直至調(diào)速后的當(dāng)前實際轉(zhuǎn)速R,'與設(shè)定基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速R,之間的誤差范圍為IR,'—R,I/R,=0.1%<1%，即符合控制轉(zhuǎn)速的誤差小于1%的要求，PWM首次調(diào)節(jié)完畢；(5)再檢測電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V是否和外部輸入所要求的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vref近似相等，調(diào)速直至符合設(shè)定要求，如果未符合設(shè)定要求，差值偏小，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏低，需要增加，如果差值偏大，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，需要降低，返回步驟(4)再調(diào)節(jié)CPU處理部件的PWM輸出，如果符合設(shè)定要求，調(diào)速完畢。例如CPU采集到外部輸入頻率信號的檔位為第一檔頻率信號為184Hz，電機(jī)轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電機(jī)兩端的電壓差值為2.5V，固化在CPU處理部件非揮發(fā)性存儲區(qū)內(nèi)的電機(jī)第一檔的轉(zhuǎn)速為1150轉(zhuǎn)/分，CPU處理部件會不斷獲取從電機(jī)兩端電壓采集部件送來的電機(jī)兩端電壓并計算壓差，如果壓差達(dá)不到2.5V，CPU處理部件會調(diào)節(jié)PWM輸出直至電機(jī)兩端的壓差達(dá)到2.5V，使電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為第一檔位的轉(zhuǎn)速1150轉(zhuǎn)/分達(dá)到為止。試用表明，本模擬無級調(diào)速方法用于比亞迪F3型汽車鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速，在設(shè)定調(diào)速時間區(qū)間t=0.3秒的條件下，如果電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值A(chǔ)V與同一檔位端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)V^差值很小，在1秒內(nèi)可以調(diào)速完畢，如果AV=AVref，不必調(diào)節(jié)，如果AV與AV^差值很大，在5秒6秒內(nèi)也可以調(diào)速完畢，且風(fēng)速變化是逐漸遞增或遞減的，不會有階越性或跳躍性的變化。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于依次有以下步驟(1)初始化開機(jī)時，將CPU處理部件的PWM調(diào)節(jié)輸出限定為0，對CPU處理部件的PWM輸出進(jìn)行初始化，并由外部頻率信號輸入部件設(shè)定經(jīng)過量化為至少兩個檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra，以及各個檔位電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra相應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值ΔVrefa；(2)外部輸入檔位判斷所述模擬無級調(diào)速過程由外部頻率信號輸入部件輸入設(shè)定的頻率脈沖信號啟動，即由其輸入設(shè)定的頻率脈沖信號提供CPU處理部件進(jìn)行識別，控制直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速過程，如果CPU處理部件未采集到外部輸入頻率信號，就控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0；如果CPU處理部件采集到對應(yīng)某檔位轉(zhuǎn)速的外部輸入頻率信號，就執(zhí)行步驟(3)、(4)、(5)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速為相應(yīng)的轉(zhuǎn)速檔位；(3)檢測電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值ΔV所述檢測包括采集與計算，由電機(jī)兩端電壓采集部件對相應(yīng)的轉(zhuǎn)速檔位所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓分別進(jìn)行采集，由CPU處理部件內(nèi)部的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后計算出電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值ΔV，并與存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)的每一個設(shè)定檔位所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值ΔVref進(jìn)行比較；(4)調(diào)節(jié)PWM輸出如果電機(jī)兩端電壓采集部件采集的電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值ΔV偏小，小于存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)同一檔位端電壓差基準(zhǔn)值ΔVref，即ΔV＜ΔVref，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏低，就由CPU處理部件調(diào)整內(nèi)部定時器或內(nèi)部的PWM模塊輸出占空比即正負(fù)脈寬比更大的PWM信號，控制改變串聯(lián)在電機(jī)回路中的線性阻抗，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，直至符合設(shè)定要求為止；如果電機(jī)兩端電壓采集部件采集的電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值ΔV偏大，大于存儲在CPU處理部件的非揮發(fā)性存儲器內(nèi)同一檔位端電壓差基準(zhǔn)值ΔVref，即ΔV＞ΔVref，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，就由CPU處理部件調(diào)整內(nèi)部定時器或內(nèi)部的PWM模塊輸出占空比即正負(fù)脈寬比更小的PWM信號，控制改變串聯(lián)在電機(jī)回路中的線性阻抗，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，直至符合設(shè)定要求為止；(5)再檢測電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值ΔV是否和外部輸入所要求的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值ΔVref近似相等，調(diào)速直至符合設(shè)定要求，如果未符合設(shè)定要求，差值偏小，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏低，需要增加，如果差值偏大，表明電機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，需要降低，返回步驟(4)再調(diào)節(jié)CPU處理部件的PWM輸出，如果符合設(shè)定要求，調(diào)速完畢。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述量化為至少兩個檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra是，由外部頻率信號輸入部件所輸入的不同頻率脈沖信號來設(shè)定不同檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra，即由外部頻率信號輸入部件是提供相應(yīng)脈沖頻率數(shù)據(jù)，所述脈沖頻率數(shù)據(jù)與設(shè)定的檔位轉(zhuǎn)速一一對應(yīng)，經(jīng)過量化的每個檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速由CPU處理部件存儲在非揮發(fā)性存儲器內(nèi)作為調(diào)速的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述各個檔位電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra相應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)V^是，由電機(jī)兩端電壓采集部件對設(shè)定的電機(jī)每一轉(zhuǎn)速檔位所對應(yīng)的穩(wěn)定運(yùn)行后的電機(jī)兩端電壓分別進(jìn)行測試，由CPU處理部件內(nèi)部的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后計算出電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值A(chǔ)Vrefa，所計算的結(jié)果由CPU處理部件存儲在非揮發(fā)性存儲器內(nèi)作為調(diào)速的基準(zhǔn)電機(jī)兩端電壓差值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述由外部頻率信號輸入部件所輸入的不同頻率脈沖信號是，滿足以下要求的脈沖信號(1)頻率為fo的脈沖信號，對應(yīng)零檔電機(jī)轉(zhuǎn)速RfO，即零檔位轉(zhuǎn)速為0;(2)頻率為i;的脈沖信號，對應(yīng)第a檔電機(jī)轉(zhuǎn)速Ra;其中fa=(1+P%)aXf0;式中Py。是所述相鄰兩檔位轉(zhuǎn)速對應(yīng)的脈沖頻率的差額百分比數(shù)；(3)100《fa+Af《20000(Hz)，其中100《fa《1000(Hz)時，Af《5(Hz);1000<fa《10000(Hz)時，Af《50(Hz);10000<fa《20000(Hz)時，Af《500(Hz)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述相鄰兩檔位轉(zhuǎn)速對應(yīng)的脈沖頻率的差額百分比數(shù)PM是15%25%。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述包括零檔位轉(zhuǎn)速的各個檔位轉(zhuǎn)速的相應(yīng)脈沖頻率數(shù)據(jù)劃分的檔位數(shù)n+l是125，所述檔位轉(zhuǎn)速的變化是以一定的步長漸變，不是直接跳變。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述設(shè)定的調(diào)速時間區(qū)間t為0.2秒0.5秒。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述調(diào)速直至符合設(shè)定要求是，調(diào)速后的當(dāng)前實際轉(zhuǎn)速R/與設(shè)定基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速Ra之間的誤差范圍為IRa'_RaI/Ra<l%。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述由CPU處理部件調(diào)整輸出的PWM信號是，頻率不變、占空比即正負(fù)脈寬比可變的脈沖信號。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，其特征在于所述控制改變串聯(lián)在電機(jī)回路中的線性阻抗是，改變功率開關(guān)管的輸入端直流電壓。全文摘要一種直流無刷電機(jī)的模擬無級調(diào)速方法，依次有以下步驟(1)初始化；(2)外部輸入檔位判斷；(3)檢測電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值；(4)調(diào)節(jié)PWM輸出；(5)再檢測電機(jī)兩端電壓差當(dāng)前值是否和外部輸入所要求的電機(jī)兩端電壓差基準(zhǔn)值近似相等，調(diào)速直至符合設(shè)定要求。本發(fā)明對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行量化，對設(shè)定檔位的電機(jī)轉(zhuǎn)速以及所對應(yīng)的電機(jī)兩端電壓差值進(jìn)行測試，大幅度減小電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的階梯，與逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器件配套使用，有效彌補(bǔ)現(xiàn)有調(diào)速方法會引起直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速在不同環(huán)境、場合中明顯不一致的缺陷，具有無級調(diào)速一致性強(qiáng)、成本較低的優(yōu)點。本發(fā)明方法的應(yīng)用范圍包括各種鼓風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)扇及散熱風(fēng)扇所采用的直流無刷電機(jī)的無級調(diào)速。文檔編號H02P6/08GK101098116SQ20061006147公開日2008年1月2日申請日期2006年6月30日優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日發(fā)明者蘭藝零,廖國新申請人:比亞迪股份有限公司