無刷電機(jī)的基于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的啟動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無刷電機(jī)控制領(lǐng)域，具體地，涉及一種無刷電機(jī)的基于采用單個(gè)霍爾傳感檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的啟動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著永磁新材料、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)特別是大功率開關(guān)器件的發(fā)展，無刷電動(dòng)機(jī)得到了長足的發(fā)展。尤其是單相無刷電機(jī)在風(fēng)機(jī)和栗類系統(tǒng)上應(yīng)用非常普遍，但存在一個(gè)較普遍的問題，在輸入電壓偏低時(shí)，啟動(dòng)使電機(jī)加速到同步轉(zhuǎn)速比較困難，啟動(dòng)時(shí)間比較長。
[0003]因此，對(duì)于普通消費(fèi)者來說，需要一種能夠解決上述問題的無刷電機(jī)的基于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的啟動(dòng)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]該發(fā)明的目的是為了提供一種如上所述的采用單個(gè)霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的無刷電機(jī)的基于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的的啟動(dòng)方法。根據(jù)本發(fā)明的無刷電機(jī)的啟動(dòng)控制方法即使在電機(jī)電壓比較低的情況下，也能有效地啟動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)快速地達(dá)到同步轉(zhuǎn)速。
[0005]具體而言，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種采用單個(gè)霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的無刷電機(jī)的基于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的啟動(dòng)方法，包括步驟:在單相無刷電機(jī)的啟動(dòng)之后，將第一電壓閾值設(shè)定為霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓值的波峰值和O之間的任意一個(gè)值，將第二電壓閾值設(shè)定為霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓值的波谷值和O之間的任意一個(gè)值；通過檢測(cè)霍爾狀態(tài)信號(hào)的頻率，計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度；將計(jì)算出的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度與同步轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整第一電壓閾值和第二電壓閾值的大??；根據(jù)第一電壓閾值和第二電壓閾值判定霍爾狀態(tài)信號(hào)的狀態(tài)；判斷同步信號(hào)和霍爾狀態(tài)信號(hào)的狀態(tài)組合關(guān)系，根據(jù)同步信號(hào)和霍爾狀態(tài)信號(hào)的狀態(tài)，來確定是否驅(qū)動(dòng)交流換流開關(guān)。其中，當(dāng)達(dá)到或超過單相無刷電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)，結(jié)束所述啟動(dòng)控制方法。
[0006]其中將計(jì)算出的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度與同步轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整第一電壓閾值和第二電壓閾值的大小的步驟包括:
[0007]如果計(jì)算出的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度小于同步轉(zhuǎn)速，則調(diào)整第一電壓閾值和第二電壓閾值的大小，使第一電壓閾值和第二電壓閾值的絕對(duì)值減??；
[0008]如果計(jì)算出的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于等于同步轉(zhuǎn)速，調(diào)整第一電壓閾值和第二電壓閾值的大小，使第一電壓閾值和第二電壓閾值的絕對(duì)值分別增加到霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓值的波峰值和波谷值。
[0009]其中霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓值大于第一電壓閾值時(shí)，霍爾狀態(tài)信號(hào)為“I”;霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓值小于第二電壓閾值時(shí)，霍爾狀態(tài)信號(hào)為“O”;霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓值在第一電壓閾值和第二電壓閾值之間時(shí)，如果電壓值逐漸增加時(shí)，則霍爾狀態(tài)信號(hào)為“ I ”，如果電壓值逐漸減小時(shí)，則霍爾狀態(tài)信號(hào)為“O”。
[0010]其中如果判斷同步信號(hào)和霍爾狀態(tài)信號(hào)同時(shí)為“I”時(shí)，或者當(dāng)同步信號(hào)和霍爾狀態(tài)信號(hào)同時(shí)為“O”時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)的交流開關(guān)為“導(dǎo)通”;如果判斷同步信號(hào)和霍爾狀態(tài)信號(hào)不同時(shí)為“I”時(shí)，或者同步信號(hào)和霍爾狀態(tài)信號(hào)不同時(shí)為“O”時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)無刷電機(jī)的交流開關(guān)為“截止”。
[0011]其中霍爾傳感器采用線性霍爾傳感器。
[0012]其中無刷電機(jī)是單相無刷電機(jī)或多相無刷電機(jī)。
【附圖說明】
[0013]通過下面結(jié)合附圖對(duì)示例實(shí)施例的詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，所描述的示例實(shí)施例僅僅是作為說明和示例，而本發(fā)明不限于此。本發(fā)明的精神和范圍由所附權(quán)利要求書的具體內(nèi)容限定。下面描述附圖的簡要說明，其中:
[0014]圖1示出單相無刷電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2示出單相無刷電機(jī)的控制系統(tǒng)框圖；
[0016]圖3示出單相無刷電機(jī)的同步檢測(cè)電路輸出的與交流輸入電壓同步的方波信號(hào)；
[0017]圖4示出單相無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的模擬電壓波形；
[0018]圖5示意示出了對(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的反饋信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后的波形；
[0019]圖6示出了達(dá)到單相無刷電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)的信號(hào)關(guān)系波形圖；
[0020]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的霍爾狀態(tài)信號(hào)波形；
[0021]圖8示出了實(shí)際的單相無刷電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速后霍爾狀態(tài)信號(hào)的切換點(diǎn)；以及
[0022]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的采用單個(gè)霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的單相無刷電機(jī)的基于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的啟動(dòng)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)在參照附圖來詳細(xì)地描述本發(fā)明。本發(fā)明以單相無刷電機(jī)為例進(jìn)行說明是為了使本發(fā)明的原理能夠容易被理解，但是以單相無刷電機(jī)為例的說明并不能將本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用范圍僅限于單相無刷電機(jī)，本發(fā)明的方法對(duì)多相無刷電機(jī)也是適用的，多相無刷電機(jī)同樣也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0024]圖1示出單相無刷電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，單相無刷電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上一般由電子控制系統(tǒng)(未示出)、轉(zhuǎn)子位置傳感器11、轉(zhuǎn)子12、定子13組成。
[0025]轉(zhuǎn)子位置傳感器11通?？蛇x用利用電流的磁效應(yīng)進(jìn)行工作的磁敏式霍爾位置傳感器，它們?cè)诖艌?chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)，經(jīng)整形、放大后即可輸出所需電平信號(hào)，構(gòu)成了原始的位置信號(hào)。
[0026]轉(zhuǎn)子12由一對(duì)極對(duì)子的永磁體組成。
[0027]定子13由單相電樞繞組組成。
[0028]圖2示出單相無刷電機(jī)的控制系統(tǒng)框圖。如圖2所示，單相無刷電機(jī)的控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子位置傳感器21、同步檢測(cè)電路22、直流電源生成電路23、單片機(jī)24、交流開關(guān)25。
[0029]單相交流輸入電源為單相無刷電機(jī)20提供工作電壓。
[0030]單相交流輸入電源經(jīng)直流電源生成電路23生成用于為單片機(jī)24供電的直流電壓。
[0031]同步檢測(cè)電路22檢測(cè)單相交流輸入電源的電壓，把交流電壓轉(zhuǎn)換為與交流電壓同步的數(shù)字方波同步信號(hào)(例如，轉(zhuǎn)換成50Hz的方波同步信號(hào))，如圖3所示。同步檢測(cè)電路22輸出所生成的方波同步信號(hào)到單片機(jī)24。
[0032]僅包括單個(gè)位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置傳感器21檢測(cè)單相無刷電機(jī)20的轉(zhuǎn)子位置，轉(zhuǎn)子位置傳感器21采用線性霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，輸出模擬電壓，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓波形如圖4所示。
[0033]單片機(jī)24讀取霍爾傳感器輸出的電壓反饋信號(hào)并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并按以下方式把霍爾傳感器輸出的反饋信號(hào)分為兩種狀態(tài):霍爾傳感器檢測(cè)到的電壓波形中電壓上升的為1，電壓下降的為O。參見圖5，圖5示意示出了對(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的反饋信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后得到的霍爾狀態(tài)信號(hào)的波形。在電機(jī)啟動(dòng)階段，單片機(jī)24根據(jù)同步檢測(cè)電路22輸出的例如50Hz的方波同步信號(hào)以及對(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的反饋信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后的霍爾狀態(tài)信號(hào)的波形來驅(qū)動(dòng)交流換流開關(guān)25，使得單相無刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并達(dá)到與交流輸入電源的頻率同步的同步轉(zhuǎn)速，從而完成電機(jī)啟動(dòng)階段的轉(zhuǎn)速控制。之后，電機(jī)將進(jìn)入其他階段的轉(zhuǎn)速控制，以達(dá)到用戶期望的轉(zhuǎn)速或額定轉(zhuǎn)速。達(dá)到同步轉(zhuǎn)速之后的轉(zhuǎn)速控制不屬于本發(fā)明所涉及的范圍，因此省略其描述。
[0034]達(dá)到單相無刷電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)的信號(hào)關(guān)系波形圖參見圖6所示。請(qǐng)注意，未達(dá)到單相無刷電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)的霍爾狀態(tài)信號(hào)的高電平時(shí)段要大于達(dá)到單相無刷電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)的開關(guān)信號(hào)的高電平時(shí)段。達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，霍爾狀態(tài)信號(hào)與同步信號(hào)是同步的，未達(dá)到同步轉(zhuǎn)速之前，兩者是不同步的。
[0035]參見圖6，圖6所示的同步信號(hào)是同步檢測(cè)電路22輸出的方波同步信號(hào)。當(dāng)同步信號(hào)和霍爾狀態(tài)信號(hào)同時(shí)為“I”時(shí)，或者當(dāng)同步信號(hào)和霍爾狀態(tài)信號(hào)同時(shí)為“O”時(shí)，單片機(jī)24輸出高電平的開關(guān)信號(hào)以控制交流開關(guān)25為“導(dǎo)通”；否則，單片機(jī)24輸出低電平的開關(guān)信號(hào)以控制交流開關(guān)25為“截止”。盡管圖6示出了達(dá)到單相無刷電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)的信號(hào)關(guān)系波形圖，但是開始啟動(dòng)到達(dá)到同步轉(zhuǎn)速這一過程中，單片機(jī)24也是根據(jù)同步檢測(cè)電路22輸出的方波同步信號(hào)以及對(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器輸出的反饋信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后的霍爾狀態(tài)信號(hào)的波形來驅(qū)動(dòng)交流換流開關(guān)25，只是開關(guān)信號(hào)的占空比不同。
[0036]為了解決在輸入電壓偏低啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)加速到同步轉(zhuǎn)速時(shí)間比較長的問題，通過分析圖6所示的波形關(guān)系，可以看出，如果