一种单相无刷直流电动机恒功率控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，尤其是一种单相无刷直流电动机恒功率控制系统及方法，单相无刷直流电动机恒功率控制系统包括检测单元、逻辑控制单元和开关电路，逻辑控制单元用于接收母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号，逻辑控制单元根据母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号计算获得单相无刷直流电机在不同电压下恒功率运行时需要的同步导通角度和提前换相角度并制定控制策略，开关电路用于接收逻辑控制单元的控制脉冲，开关电路通过变换电流流向改变转子的磁极位置使转子旋转，同时根据同步导通角度和提前换相角度对单相无刷直流电机控制以实现恒功率控制。

Single phase brushless DC motor constant power control system and method

The present invention relates to the technical field of motor control, especially the constant power control system and method of single-phase brushless DC motor, the constant power control system comprises a detection unit, a logic control unit and a switch circuit of single-phase brushless DC motor, the logic control unit is used for receiving the bus voltage signal, current signal and magnetic pole position signal, logic control unit according to the bus voltage signal, current signal and magnetic pole position signal obtained in single phase synchronous pilot brushless DC motor under different voltage constant power operation need to pass before the commutation angle and angle and control strategy, the switch circuit is used for receiving the control logic control unit pulse switch circuit by changing the current direction change pole the position of the rotor rotating the rotor according to the synchronous conduction angle and commutation angle of advance Phase brushless DC motor control for constant power control.

【技术实现步骤摘要】
一种单相无刷直流电动机恒功率控制系统及方法
本专利技术涉及电机控制
，尤其是一种单相无刷直流电动机恒功率控制系统及方法。
技术介绍
通常单相无刷直流电动机控制系统包括4个功率器件，利用该组功率器件将电源电压逆变成合适的输出电压，驱动电机正常运行。比如当第一组开关Q1Q4闭合时，电机电流从左到右流动，反之当第二组开关Q2Q3闭合时，电机电流从右到左流动，从而实现电机的连续运转，电压信号来源于直流母线，通过电阻分压和低通滤波的方式实现。当电源信号来源于电池时，电池使用一段时间后，电压会下降，采用常见的控制策略时，电机转速会下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种单相无刷直流电动机恒功率控制系统及方法，实现单相无刷直流电机在不同电源电压下的恒功率运行。为了实现本专利技术的目的，所采用的技术方案是：本专利技术的单相无刷直流电动机恒功率控制系统包括：检测单元，用于检测母线电压、母线电流以及单相无刷直流电机的磁极位置并输出母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号给逻辑控制单元；逻辑控制单元，用于接收母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号，所述逻辑控制单元根据所述母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号计算获得单相无刷直流电机在不同电压下恒功率运行时需要的同步导通角度和提前换相角度并制定控制策略；开关电路，用于接收所述逻辑控制单元的控制脉冲，通过变换电流流向改变转子的磁极位置使转子旋转，同时根据同步导通角度和提前换相角度对单相无刷直流电机控制以实现恒功率控制。本专利技术所述检测单元包括电压检测模块、电流检测模块和霍尔传感器，所述电压检测模块检测直流母线电压并将母线电压信号发送给所述逻辑控制单元，所述电流检测模块检测直流母线电流并将母线电流信号发送给所述逻辑控制单元，所述霍尔传感器检测单相无刷直流电机的磁极位置并将磁极位置信号发送给所述逻辑控制单元。本专利技术所述开关电路包括四个p沟道型MOS管，四个p沟道型MOS管分别为第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管的栅极分别与所述逻辑控制单元相连，所述第一MOS管的漏极连接于电源的阳极，所述第一MOS管的源极连接于所述单相无刷直流电机的绕组a端，所述第二MOS管的漏极经电阻R连接于电源的阴极，所述第二MOS管的源极连接于所述绕组a端，所述第三MOS管的漏极连接于电源的阳极，所述第三MOS管的源极连接于所述单相无刷直流电机的绕组b端，所述第四MOS管的漏极连接于所述绕组b端，所述第四MOS管的源极经所述电阻R连接于电源的阴极，当第一MOS管和第四MOS管闭合时，电流从绕组a端到绕组b端流动，当第二MOS管和第三MOS管闭合时，电流从绕组b端到绕组a端流动，所述开关电路通过变换电流流向改变转子的磁极位置使转子连续旋转。本专利技术所述逻辑控制单元通过PWM脉冲信号控制所述开关电路，所述开关电路根据接收到的同步导通角度信号和提前换相角度信号对单相无刷直流电机控制以实现恒功率控制。本专利技术还提供一种单相无刷直流电动机恒功率控制方法，使用上述的单相无刷直流电动机恒功率控制系统，包括以下步骤：S101：所述逻辑控制单元根据所述母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号计算获得单相无刷直流电机在不同电压下恒功率运行时需要的同步导通角度和提前换相角度并制定控制策略；S102：初始时，所述逻辑控制单元发送提前换相信号给开关电路，所述第二MOS管和第三MOS管闭合，电流从绕组b端到绕组a端流动，当所述逻辑控制单元发送同步导通信号给所述开关电路时，所述第三MOS管关断而所述第二MOS管继续导通同步续流；S103：当开关电路接收到下一拍提前换相信号时，所述第二MOS管关断同时所述第一MOS管和第四MOS管闭合，电流从绕组a端到绕组b端流动，当所述逻辑控制单元再次发送同步导通信号给所述开关电路时，所述第一MOS管关断而所述第四MOS管继续导通同步续流，然后按照步骤S102-S103循环实现不同电压下的恒功率控制；S104：若出现过电流信号，则这拍提前结束，直到下一拍提前换相信号，电源电压下降时，逻辑控制单元修改同步导通角度和提前换相角度，实现更大电流注入到绕组保证电机的恒功率运行。本专利技术的单相无刷直流电动机恒功率控制系统及方法的有益效果是：本专利技术的单相无刷直流电动机恒功率控制系统包括检测单元、逻辑控制单元和开关电路，开关电路用于接收逻辑控制单元的控制脉冲，开关电路通过变换电流流向改变转子的磁极位置使转子旋转，同时根据同步导通角度和提前换相角度对单相无刷直流电机控制以实现恒功率控制。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本实施例的单相无刷直流电动机恒功率控制系统的原理框图；图2是本实施例的单相无刷直流电动机恒功率控制系统的控制逻辑时序图。其中：电压检测模块11，电流检测模块12，霍尔传感器13；逻辑控制单元2；第一MOS管31，第二MOS管32，第三MOS管33，第四MOS管34；单相无刷直流电机4。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，本实施例的单相无刷直流电动机恒功率控制系统包括检测单元、逻辑控制单元2和开关电路，其中，检测单元用于检测母线电压、母线电流以及单相无刷直流电机4的磁极位置并输出母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号给逻辑控制单元2；逻辑控制单元2用于接收母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号，逻辑控制单元2根据母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号计算获得单相无刷直流电机4在不同电压下恒功率运行时需要的同步导通角度和提前换相角度并制定控制策略；开关电路用于接收逻辑控制单元2的控制脉冲，通过变换电流流向改变转子的磁极位置使转子旋转，同时根据同步导通角度和提前换相角度对单相无刷直流电机4控制以实现恒功率控制。本实施例中的检测单元包括电压检测模块11、电流检测模块12和霍尔传感器13，电压检测模块11检测直流母线电压并将母线电压信号发送给逻辑控制单元2，电流检测模块12检测直流母线电流并将母线电流信号发送给逻辑控制单元2，霍尔传感器13检测单相无刷直流电机4的磁极位置并将磁极位置信号发送给逻辑控制单元2。优选的，电压检测模块11和电流检测模块12采用集成式电能计量模块，本实施例中优选为IM1253LDC直流电能计量模块，IM1253LDC直流电能计量模块采用UART口通讯，IM1253LDC直流电能计量模块可以实时采集母线的电压和电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相无刷直流电动机恒功率控制系统，其特征在于：包括：检测单元，用于检测母线电压、母线电流以及单相无刷直流电机(4)的磁极位置并输出母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号给逻辑控制单元(2)；逻辑控制单元(2)，用于接收母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号，所述逻辑控制单元(2)根据所述母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号计算获得单相无刷直流电机(4)在不同电压下恒功率运行时需要的同步导通角度和提前换相角度并制定控制策略；开关电路，用于接收所述逻辑控制单元(2)的控制脉冲，通过变换电流流向改变转子的磁极位置使转子旋转，同时根据同步导通角度和提前换相角度对单相无刷直流电机(4)控制以实现恒功率控制。

【技术特征摘要】
1.一种单相无刷直流电动机恒功率控制系统，其特征在于：包括：检测单元，用于检测母线电压、母线电流以及单相无刷直流电机(4)的磁极位置并输出母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号给逻辑控制单元(2)；逻辑控制单元(2)，用于接收母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号，所述逻辑控制单元(2)根据所述母线电压信号、母线电流信号以及磁极位置信号计算获得单相无刷直流电机(4)在不同电压下恒功率运行时需要的同步导通角度和提前换相角度并制定控制策略；开关电路，用于接收所述逻辑控制单元(2)的控制脉冲，通过变换电流流向改变转子的磁极位置使转子旋转，同时根据同步导通角度和提前换相角度对单相无刷直流电机(4)控制以实现恒功率控制。2.根据权利要求1所述的单相无刷直流电动机恒功率控制系统，其特征在于：所述检测单元包括电压检测模块(11)、电流检测模块(12)和霍尔传感器(13)，所述电压检测模块(11)检测直流母线电压并将母线电压信号发送给所述逻辑控制单元(2)，所述电流检测模块(12)检测直流母线电流并将母线电流信号发送给所述逻辑控制单元(2)，所述霍尔传感器(13)检测单相无刷直流电机(4)的磁极位置并将磁极位置信号发送给所述逻辑控制单元(2)。3.根据权利要求2所述的单相无刷直流电动机恒功率控制系统，其特征在于：所述开关电路包括四个p沟道型MOS管，四个p沟道型MOS管分别为第一MOS管(31)、第二MOS管(32)、第三MOS管(33)和第四MOS管(34)，所述第一MOS管(31)、第二MOS管(32)、第三MOS管(33)和第四MOS管(34)的栅极分别与所述逻辑控制单元(2)相连，所述第一MOS管(31)的漏极连接于电源的阳极，所述第一MOS管(31)的源极连接于所述单相无刷直流电机(4)的绕组a端，所述第二MOS管(32)的漏极经电阻R连接于电源的阴极，所述第二MOS管(32)的源极连接于所述绕组a端，所述第三MOS管(33)的漏极连接于电源的阳极，所述第三MOS管(33)的源极连接于所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张如中，李锦庚，
申请(专利权)人：晶傲威电气常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32