一种泵用无位置传感器永磁电机的控制方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种泵用无位置传感器永磁电机的控制方法及其装置，属于电机驱动技术领域。它解决了现有的技术电机启动成功率低的问题。本泵用无位置传感器永磁电机的控制方法包括：A、定位永磁电机转子初始位置；B、设定永磁电机起动的目标转速以及加速到目标转速的时间和第二PWM占空比；C、按照永磁电机转子初始位置定位后的换相顺序给永磁电机加电，从而使永磁电机转速达到目标转速；D、控制模块根据反电势检测模块输出的换相信号判断永磁电机转速是否正常，若是，则永磁电机起动成功；若否，则返回步骤A。该发明专利技术还公开了一种泵用无位置传感器永磁电机的控制装置。本控制方法及其装置能够提高永磁电机起动的成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机驱动
，涉及一种泵用无位置传感器永磁电机的控制方法及其装置。
技术介绍
目前主流的泵用电机为异步感应电机，转速不可控，缺少保护措施；另外由于需要交流电供电，在野外使用中存在较大限制。由于永磁电机及其控制技术在近年蓬勃发展，其使用的直流供电方式也在农用水泵野外灌溉中拥有较大优势，可以直接转接电动两轮车、三轮车等电瓶作为供电电源。另一方面，永磁无刷电机需要的维护较少，且与同体积的有刷直流电机和感应电机相比，永磁无刷电机能产生更大的输出功率。由于转子用永磁体制成，和其他类型的电机相比，转子惯性较小。这就改进了加速和减速特性，缩短了工作周期。其线性的转速/转矩特性有助于预测转速调节的结果。永磁无刷电机对使用电池供电、便携式设备等应用是理想的选择。由于永磁无刷电机的控制比较复杂，现有传统的控制方式是基于传感器的控制方式，其为了检测出无刷电机内的转子(永磁体侧)的位置，在转子的周围安装了多个霍尔元件。但是，在这种传感器型驱动控制电路中，因为必须安装多个霍尔元件或者视需要而与转子分开安装位置检测用磁铁等，所以会阻碍电机的小型化和低成本化。而且，由于霍尔元件的安装状况而导致在位置检测精度上产生偏差。所以，提出一种不使用霍尔元件等传感器而能检测出转子位置的无传感器型驱动控制电路是非常必要的。针对上述存在的问题，现有中国专利文献公开了一种无刷直
流电机的开环启动方法，其特征在于，包括:向电机施加两次相邻60°或120°电角度的短时脉冲，完成转子初始位置的定位；设置加速步数，以及每一步对应的PWM占空比和强制换向时间；按定位后的换向顺序给电机加电，强制电机工作；获取电机每一步对应的三相波形和中心点波形；判断电机每一步对应的三相波形和中心点波形是否均有交点，若否则重新设置PWM占空比和强制换向时间；若是则判断所述转速是否达到预设转速，若否则增大加速步数，若是则完成电机的启动。该专利技术还公开了一种无刷直流电机的开环启动系统。该专利技术虽然能够实现无刷直流电机的快速稳定启动，但是该专利技术需要借助示波器来对电机的每一步对应的三相波形和中心点波形进行检测来判断是否完成电机启动，这样的方式，需要人为进行操控，控制不够便捷，而且启动成功率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种泵用无位置传感器永磁电机的控制方法及其装置，所要解决的技术问题是：如何提高永磁电机起动的成功率。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种泵用无位置传感器永磁电机的控制方法，其特征在于，包括：A、定位永磁电机转子初始位置：设定第一PWM占空比，控制模块根据第一PWM占空比输出PWM波，并通过PWM驱动模块打开相应的MOS管，从而控制永磁电机相应相线接通电流来使永磁电机转子在磁场力作用下实现转动，进而以永磁电机转子停止的位置作为永磁电机转子初始位置；B、设定永磁电机起动的目标转速以及加速到目标转速的时间和第二PWM占空比；C、按照永磁电机转子初始位置定位后的换相顺序给永磁电机
加电，每次换相后减少该相位状态下的加电时间，在永磁电机转速达到目标转速时，反电势检测模块检测转子的位置信号并输出换相信号给控制模块；D、控制模块根据反电势检测模块输出的换相信号判断永磁电机转速是否正常，若是，则永磁电机起动成功；若否，则返回步骤A。本泵用无位置传感器永磁电机的控制方法首先对永磁电机转子初始位置进行定位，定位的过程也是一个转子加速的过程，能够减小转子抖动，再设定永磁电机起动目标转速、转子转速达到目标转速的时间以及第二PWM占空比，该第二PWM占空比在每次换相时都是相同的占空比，每次换相后减少该相位状态下的加电时间，可保证永磁电机稳定快速的转动，在转速达到起动目标转速后，反电势检测模块能够检测该位置信号并输出换相信号给控制模块，控制模块根据接收的换相信号判断该相位下的永磁电机转速是否在正常转速之下，处于正常转速之下，则判断永磁电机起动成功。在判断永磁电机是否起动的过程中，无需通过其他设备或者人为进行判断，控制方便，同时，本控制方法采用上述步骤有效提高了在无传感器条件下永磁电机的起动成功率。在上述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法中，在所述步骤A中，相应的MOS管是指控制两个相差120度相位线圈接通电流的MOS管。控制两个相差120度相位的线圈接通电流可提高转子初始位置定位的精确性，进而能够提高永磁电机起动的成功率。在上述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法中，在所述步骤A中，定位永磁电机转子初始位置的操作次数为两次以上，通过换相的方式来实现每次永磁电机转子初始位置的定位。通过至少换相一次的方式来实现永磁电机转子初始位置的定位，可减少定位永磁电机转子初始位置的抖动，实现精定位位，保证永磁
电机能够成功起动。在上述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法中，在所述步骤A中，每次永磁电机转子初始位置定位成功后减小下次定位的时间。每次定位时间减小的定位过程相当于一个转子加速的过程，这样的过程给予转子一个初速度，减少起动抖动。在上述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法中，在所述步骤B中，所述第二PWM占空比大于第一PWM占空比。设置第二PWM占空比大于第一PWM占空比，能够确保永磁电机转速是处于稳定上升状态，确保永磁电机能够成功起动。在上述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法中，在所述步骤C中，所述反电势检测模块包括若干个反电势检测电路，所述反电势检测电路包括比较器U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，所述比较器U2的正端与负端之间通过电容C 1连接，所述比较器U2的正端通过电阻R2与永磁电机的各相线圈连接，所述比较器U2的负端通过电阻R3与电阻R2连接，所述比较器U2的正端与电阻R1连接后接地，所述比较器U2的负极与接地之间还连接有电阻R4，所述比较器U2的输出端与控制模块的输入端连接，在比较器U2正端检测到的反电势电压大于负端电压时，比较器U2的输出端输出高电平信号给控制模块，控制模块根据接收到的高电平信号来控制永磁电机换相。在该步骤中，比较器U2输出的高电平信号即为换相信号，通过反电势检测模块来实现永磁电机的换相加电，无需通过示波器来进行判断，控制方便，无需认为进行判断，而且在无传感器下也能实现永磁电机的换相加电。在上述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法中，在所述步骤D中，控制模块根据两个换相信号之间的时间来计算永磁电机转速，在计算出来的转速信号相对于永磁电机正常运行的转速过高或者过低时认为换相后的转速不正常，则判断永磁电机起动
没有成功，反之，则永磁电机起动成功。控制模块接收到换相信号后，就可以采集到两个换相信号之间的时间，根据这个时间可以知道某两个永磁电机绕组线圈的通电时间，然后根据这个通电时间可以计算得出永磁电机转速，控制模块再判断这个永磁电机转速为永磁电机正常运行的转速时，说明永磁电机起动成功，这个判断过程直接通过控制模块进行判断，无需人为操控，简化了控制步骤，并且提高了永磁电机快速稳定启动的成功率。一种泵用无位置传感器永磁电机的控制装置，包括永磁电机和电源模块，其特征在于，所述控制装置还包括反电势检测模块、控制模块、PWM驱动模块以及桥式逆变电路，所述桥式逆变电路的输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泵用无位置传感器永磁电机的控制方法，其特征在于，包括：A、定位永磁电机(5)转子初始位置：设定第一PWM占空比，控制模块(1)根据第一PWM占空比输出PWM波，并通过PWM驱动模块(4)打开相应的MOS管，从而控制永磁电机(5)相应相线接通电流来使永磁电机(5)转子在磁场力作用下实现转动，进而以永磁电机(5)转子停止的位置作为永磁电机(5)转子初始位置；B、设定永磁电机(5)起动的目标转速以及加速到目标转速的时间和第二PWM占空比；C、按照永磁电机(5)转子初始位置定位后的换相顺序给永磁电机(5)加电，每次换相后减少该相位状态下的加电时间，在永磁电机(5)转速达到目标转速时，反电势检测模块(2)检测转子的位置信号并输出换相信号给控制模块(1)；D、控制模块(1)根据反电势检测模块(2)输出的换相信号判断永磁电机(5)转速是否正常，若是，则永磁电机(5)起动成功；若否，则返回步骤A。

【技术特征摘要】
1.一种泵用无位置传感器永磁电机的控制方法，其特征在于，包括：A、定位永磁电机(5)转子初始位置：设定第一PWM占空比，控制模块(1)根据第一PWM占空比输出PWM波，并通过PWM驱动模块(4)打开相应的MOS管，从而控制永磁电机(5)相应相线接通电流来使永磁电机(5)转子在磁场力作用下实现转动，进而以永磁电机(5)转子停止的位置作为永磁电机(5)转子初始位置；B、设定永磁电机(5)起动的目标转速以及加速到目标转速的时间和第二PWM占空比；C、按照永磁电机(5)转子初始位置定位后的换相顺序给永磁电机(5)加电，每次换相后减少该相位状态下的加电时间，在永磁电机(5)转速达到目标转速时，反电势检测模块(2)检测转子的位置信号并输出换相信号给控制模块(1)；D、控制模块(1)根据反电势检测模块(2)输出的换相信号判断永磁电机(5)转速是否正常，若是，则永磁电机(5)起动成功；若否，则返回步骤A。2.根据权利要求1所述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法，其特征在于，在所述步骤A中，相应的MOS管是指控制两个相差120度相位线圈接通电流的MOS管。3.根据权利要求1或2所述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法，其特征在于，在所述步骤A中，定位永磁电机(5)转子初始位置的操作次数为两次以上，通过换相的方式来实现每次永磁电机(5)转子初始位置的定位。4.根据权利要求3所述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法，其特征在于，在所述步骤A中，每次永磁电机(5)转子初始位置定位成功后减小下次定位的通电时间。5.根据权利要求1所述的泵用无位置传感器永磁电机的控制
\t方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述第二PWM占空比大于第一PWM占空比。6.根据权利要求1所述的泵用无位置传感器永磁电机的控制方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述反电势检测模块(2)包括若干个反电势检测电路，所述反电势检测电路包括比较器U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电容C1，所述比较器U2的正端与负端之间通过电容C1连接，所述比较器U2的正端通过电阻R2与永磁电机(5)的各相线圈连接，所述比较器U2的负端通过电阻R3与电阻R2连接，所述比较器U2的正端与电阻R1连接后接地，所述比...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兵，杨烨照，蔡良正，陈灵世，蒋迎松，潘李欢，
申请(专利权)人：浙江钱江摩托股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33