一種擴(kuò)展ecm電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種擴(kuò)展ECM電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ECM電機(jī)，俗稱電子換相電機(jī)，包含直流無(wú)刷電機(jī)BLDC motor，在實(shí)際使用中，額定轉(zhuǎn)速是規(guī)定了，但實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要寬展電機(jī)的轉(zhuǎn)速(即提高最高轉(zhuǎn)速，以滿足要求)，以適應(yīng)更多的負(fù)載，傳統(tǒng)的電機(jī)控制方案需要對(duì)電機(jī)相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換進(jìn)行矢量控制，得到轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系上的電流Id和Iq，通過(guò)調(diào)節(jié)Id的值來(lái)實(shí)現(xiàn)弱磁調(diào)速，這種方法的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，運(yùn)算繁瑣，占用微處理器CPU的大量運(yùn)算資源，因此對(duì)微處理器CPU要求高，成本較高，另外也需要準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置和準(zhǔn)確的相電流信息，計(jì)算繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種擴(kuò)展ECM電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的控制方法，無(wú)須采用傳統(tǒng)的矢量弱磁控制，利用提前角的控制，簡(jiǎn)化計(jì)算和控制，降低微處理器的運(yùn)算要求，從而降低產(chǎn)品的成本。
[0004]本發(fā)明的實(shí)施技術(shù)方案如下:
[0005]一種擴(kuò)展ECM電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的控制方法，所述的ECM電機(jī)具有定子組件、轉(zhuǎn)子組件以及電機(jī)控制器，所述的電機(jī)控制器包括電源電路、微處理器、逆變電路、母線電流檢測(cè)電路和霍爾傳感器，電源電路為各部分電路供電，母線電流檢測(cè)電路將直流母線電流I輸入微處理器，霍爾傳感器將轉(zhuǎn)子位置信號(hào)輸入微處理器并換算出轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，微處理器控制逆變電路驅(qū)動(dòng)定子組件，其特征在于:它包括如下步驟:
[0006]步驟I)電機(jī)上電，初始化參數(shù)；
[0007]步驟2)微處理器讀取霍爾傳感器的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，更新轉(zhuǎn)子角度；
[0008]步驟3 )微處理器讀取直流母線電流I和電機(jī)轉(zhuǎn)速η;
[0009]步驟4)微處理器獲取外部輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)速S，計(jì)算轉(zhuǎn)速差e=目標(biāo)轉(zhuǎn)速S-電機(jī)轉(zhuǎn)速n，利用轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)參數(shù)V_D ；
[0010]步驟5)微處理器根據(jù)直流母線電流I和電機(jī)轉(zhuǎn)速η計(jì)算提前角a =F (I，η)，微處理器計(jì)算轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)角度θ=ωΧ?，其中ω是角速度，可以通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速η換算，t是時(shí)間；
[0011]步驟6)微處理器計(jì)算輸入到逆變電路的PWM信號(hào)，逆變電路輸出到各相繞組的PWM斬波電壓U=F (V_D, θ+α),然后跳回步驟2 )。
[0012]上述所述的電機(jī)是三相電機(jī)，具有a、b、c三相繞組，逆變電路輸出到各相繞組的PWM信號(hào)斬波電壓分別為:
[0013]Ua=Vbus X sin ( Θ + a ) X V_D;
[0014]Ub=VbusXsin( θ + α +1200) XV_D;
[0015]Uc=Vbus X sin (θ+α +2400) X V_D;
[0016]其中Vbus是直流母線電壓，基本不變的；
[0017]上述所述的步驟5計(jì)算提前角α的函數(shù)F (I，η)是a =Kl X Ι+Κ2+ηΧΚ3，其中Κ1、Κ2、Κ3是系數(shù)，I為電機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)得的直流母線電流值，η為電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。
[0018]上述所述的V_D的取值范圍0.1至I。
[0019]上述所述的步驟3)微處理器讀取直流母線電流I和電機(jī)轉(zhuǎn)速η后，若直流母線電流I大于最大直流母線電流1-max,或者電機(jī)轉(zhuǎn)速η大于最高轉(zhuǎn)速n-max,則停機(jī)。
[0020]上述所述的步驟I的初始化參數(shù)是將直流母線電流1、電機(jī)轉(zhuǎn)速η、調(diào)節(jié)參數(shù)V_D和提前角α全部歸零。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0022]I)本發(fā)明利用提前角的控制，通過(guò)檢測(cè)直流母線電流I和電機(jī)轉(zhuǎn)速η計(jì)算提前角，簡(jiǎn)化計(jì)算和控制，降低微處理器的運(yùn)算要求，從而降低產(chǎn)品的成本。計(jì)算提前角函數(shù)F (I，η)是α=Κ1ΧΙ+Κ2+ηΧΚ3是一個(gè)一階的函數(shù)，非常簡(jiǎn)單，進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算和控制，降低微處理器的運(yùn)算要求。
[0023]2)微處理器獲取外部輸入目標(biāo)轉(zhuǎn)速S，計(jì)算轉(zhuǎn)速差e=目標(biāo)轉(zhuǎn)速S-電機(jī)轉(zhuǎn)速n，利用轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)參數(shù)V_D，可以使系統(tǒng)更快更可靠地到底目標(biāo)轉(zhuǎn)速
[0024]3)當(dāng)微處理器讀取直流母線電流I和電機(jī)轉(zhuǎn)速η后，若直流母線電流I大于最大直流母線電流1-max,或者電機(jī)轉(zhuǎn)速η大于最高轉(zhuǎn)速n-max,則停機(jī),可以有效保護(hù)電機(jī)；
【附圖說(shuō)明】
:
[0025]圖1是本發(fā)明ECM電機(jī)的立體圖；
[0026]圖2是本發(fā)明ECM電機(jī)的電機(jī)控制器的立體圖；
[0027]圖3是本發(fā)明ECM電機(jī)的剖視圖；
[0028]圖4是本發(fā)明ECM電機(jī)的電機(jī)控制器的電路方框圖；
[0029]圖5是圖4對(duì)應(yīng)的電路圖；
[0030]圖6是本發(fā)明的流程圖；
[0031]圖7是本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段獲得提前角的實(shí)驗(yàn)原理圖；
【具體實(shí)施方式】
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[0032]如圖1、圖2、圖3所示，ECM電機(jī)通常由電機(jī)控制器2和電機(jī)單體1，所述的電機(jī)單體I包括定子組件12、轉(zhuǎn)子組件13和機(jī)殼組件11，定子組件13安裝在機(jī)殼組件11上，電機(jī)單體I安裝有檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的霍爾傳感器14，轉(zhuǎn)子組件13套裝在定子組件12的內(nèi)側(cè)或者外側(cè)組成，電機(jī)控制器2包括控制盒22和安裝在控制盒22里面的控制線路板21，控制線路板21 —般包括電源電路、微處理器、母線電流檢測(cè)電路、逆變電路和霍爾傳感器14，電源電路為各部分電路供電，霍爾傳感器14檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)并輸入到微處理器，母線電流檢測(cè)電路將檢測(cè)的母線電流輸入到微處理器，微處理器控制逆變電路，逆變電路控制定子組件12的各相線圈繞組的通斷電。
[0033]如圖4、圖5所示，假設(shè)ECM電機(jī)是3相無(wú)刷直流永磁同步電機(jī)，轉(zhuǎn)子位置測(cè)量電路14 一般采用3個(gè)霍爾傳感器，3個(gè)霍爾傳感器分別檢測(cè)一個(gè)360度電角度周期的轉(zhuǎn)子位置假設(shè)ECM電機(jī)是3相無(wú)刷直流永磁同步電機(jī)，采用3個(gè)霍爾傳感器，3個(gè)霍爾傳感器分別檢測(cè)一個(gè)360度電角度周期的轉(zhuǎn)子位置，每轉(zhuǎn)過(guò)120度電角度改變一次定子組件12的各相線圈繞組的通電，形成3相6步控制模式。交流輸入(AC INPUT)經(jīng)過(guò)由二級(jí)管D7、D8、D9、DlO組成的全波整流電路后，在電容Cl的一端輸出直流母線電壓Vbus，直流母線電壓Vbus與輸入交流電壓有關(guān)，交流輸入(AC INPUT)的電壓確定后，母線電壓Vbus是恒定的，3相繞組的線電壓P是PWM斬波輸出電壓，P=VbuS*w，w是微處理器輸入到逆變電路的PWM信號(hào)的占空比，改變線電壓P可以改變直流母線電流I，直流母線電流I通過(guò)電阻Rl來(lái)檢測(cè)，逆變電路由電子開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6組成，電子開關(guān)管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端分別由微處理器輸出的6路？麗信號(hào)(？1、？2、？3、？4、？5、？6)控制，逆變電路還連接電阻Rl用于檢測(cè)母線電流I，母線電流檢測(cè)電路將電阻Rl的檢測(cè)母線電流I轉(zhuǎn)換后傳送到微處理器。
[0034]如圖6所示，一種擴(kuò)展ECM電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的控制方法，所述的ECM電機(jī)具有定子組件、轉(zhuǎn)子組件以及電機(jī)控制器，所述的電機(jī)控制器包括電源電路、微處理器、逆變電路、母線電流檢測(cè)電路和霍爾傳感器，電源電路為各部分電路供電，母線電流檢測(cè)電路將直流母線電流I輸入微處理器，霍爾傳感器將轉(zhuǎn)子位置信號(hào)輸入微處理器并換算出轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n，微處理器控制逆變電路驅(qū)動(dòng)定子組件，其特征在于:它包括如下步驟:
[0035]步驟I)電機(jī)上電，初始化參數(shù)；
[0036]步驟2)微處理器讀取霍爾傳感器的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，更新轉(zhuǎn)子角度；
[0037]步驟3