高转速直流无刷电机控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高转速直流无刷电机控制系统，包括圆环形电路板，设置在电路板上的整流模块、控制器和逆变模块以及均布在所述的电路板上的3个霍尔传感器，所述的电路板与直流无刷电机的定子固定连接且中心的穿孔与所述的直流无刷电机的转子相匹配，所述的定子、转子以及电路板同轴设置，所述的霍尔传感器与所述的控制器通讯连接。本发明专利技术中电源通过整流模块与控制器连接，控制器通过逆变模块与直流无刷电机相连接，且在控制器与直流无刷电机之间并行连接有三个霍尔传感器，霍尔传感器采集直流无刷电机当前的位置信号，并反馈给控制器。

【技术实现步骤摘要】
高转速直流无刷电机控制系统及控制方法
本专利技术涉及电机控制
，特别是涉及一种高转速直流无刷电机控制系统及控制方法。
技术介绍
高转速直流无刷电机的转速在数千转甚至一万转每分钟以上，高转速直流无刷电机的转子由静止状态启动、提高转速以及稳定运行过程中，均需要引入电机控制系统对其运转进行全程控制，能提高其运行效率，减小误操作带来的风险，现有的控制系统无法高转速下对直流无刷电机进行精确控制。但是，现有的低速直流无刷电机的控制方法在高转速直流无刷电机中有很大的局限性，对于电机的稳定运行构成隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种高转速直流无刷电机控制系统及控制方法。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种高转速直流无刷电机控制系统，包括圆环形电路板，设置在电路板上的整流模块、控制器和逆变模块以及均布在所述的电路板上的3个霍尔传感器，所述的电路板与直流无刷电机的定子固定连接且中心的穿孔与所述的直流无刷电机的转子相匹配，所述的定子、转子以及电路板同轴设置，所述的霍尔传感器与所述的控制器通讯连接。所述的三个霍尔传感器呈120度均匀分布在电路板上，与转子零度对应的霍尔传感器偏离所述的转子的零度。其中一个霍尔传感器相对所述的转子的零度左偏0-7°。所述的穿孔的内径与转子的外径大2-8mm。还包括与所述的控制器通讯连接的过流保护模块。还包括与所述的控制器通讯连接的欠压保护模块。所述的转速在8000转/分钟以上。所述的控制器包括用以接收所述的霍尔传感器信号并生成位置差值信号给逆变器的数据处理模块，以及用以调整电流大小的电流PWM控制器。所述的控制器为智能功率模块。所述的高转速直流无刷电机的转子为双层柱状结构，其设置有内外两层磁铁。一种控制系统的控制方法，包括以下步骤，1)3个霍尔传感器持续感测当前的磁场变化并连续反馈给控制器，2)控制器接收3个霍尔传感器的不同的开关状态并生产对应连续变化的8个位置状态，3)取8个位置状态中六个有效位置状态，控制器按所述的有效位置状态控制逆变模块顺序导通。控制器接收3个霍尔传感器的开关状态并生成当前位置信号，将当前位置信号与预设值进行比较，获得位置差值信号，逆变模块对该位置差值信号进行逆变处理，控制无刷直流电机运转。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术中电源通过整流模块与控制器连接，控制器通过逆变模块与直流无刷电机相连接，且在控制器与直流无刷电机之间并行连接有三个霍尔传感器，霍尔传感器采集直流无刷电机当前的位置信号，并反馈给控制器。通过三个霍尔传感器不同的触发状态即可获知转子的实际位置，通过电机的电信号按照一定次序进行采集，继而实现对绕柱的触发，该系统可以实现对高转速直流无刷电机进行高精确自动控制。附图说明图1所示为本专利技术的高转速直流无刷电机控制系统的结构示意图。附图标记说明：1、电源；2、整流模块；3、控制器；4、逆变模块；5、直流无刷电机；6、霍尔传感器A；7、霍尔传感器B；8、霍尔传感器C；9、过流保护模块；10、欠压保护模块。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的高转速直流无刷电机控制系统，包括圆环形电路板，设置在电路板上的整流模块2、控制器3和逆变模块4以及均布在所述的电路板上的3个霍尔传感器6、7、8，所述的电路板与直流无刷电机5的定子固定连接且中心的穿孔与所述的直流无刷电机的转子相匹配，所述的定子、转子以及电路板同轴设置，所述的霍尔传感器与所述的控制器通讯连接。所述的高转速直流无刷电机的转速在8000转/分钟以上，甚至是超高速直流无刷电机，其转速甚至在10000转/分钟以上。本专利技术中电源1通过整流模块与控制器连接，控制器通过逆变模块与直流无刷电机相连接，且在控制器与直流无刷电机之间并行连接有三个霍尔传感器，霍尔传感器采集直流无刷电机当前的位置信号，并反馈给控制器。通过三个霍尔传感器不同的触发状态即可获知转子的实际位置，通过电机的电信号按照一定次序进行采集，继而实现对绕柱的触发，该系统可以实现对高转速直流无刷电机进行高精确自动控制。具体地，所述的三个霍尔传感器呈120度均匀分布在电路板上，与转子零度对应的霍尔传感器偏离所述的转子的零度，其中一个霍尔传感器相对所述的转子的零度左偏0-7°如5°。采用霍尔传感器偏离零度的设置，有效避开转子死区，便于启动，保持系统运转均匀，避免失稳。其中，所述的穿孔的内径与转子的外径大2-8mm，采用小间隙设置，利用支架等对其稳固支撑定位，小间隙保证各霍尔传感器感测稳定有效。进一步地，还包括与所述的控制器通讯连接的过流保护模块9。过流保护模块可采用市售芯片，过流保护模块可在控制器中的实际电流超过额定值时，过流保护模块可切断系统电流，使系统停止工作。还包括与所述的控制器通讯连接的欠压保护模块10。该欠压保护模块可在控制器中的实际电压低于额定值时，欠压保护模块切断系统电压，使系统停止工作。所述的控制器包括用以接收所述的霍尔传感器信号并生成位置差值信号给逆变器的数据处理模块，以及用以调整电流大小的电流PWM控制器，优选地，所述的控制器为IPM(IntelligentPowerModule)，即智能功率模块，把功率开关器件和驱动电路集成在一起。而且还内部集成有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以保证IPM自身不受损坏。优选地，为提高驱动力，所述的高转速直流无刷电机的转子为双层柱状结构，其设置有内外两层磁铁。采用双层柱状，类似内外两层鼠笼状，设置两层磁极，增强驱动力，而且改善应力分布，提高转子整体强度。本专利技术高转速直流无刷电机的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，1)3个霍尔传感器持续感测当前的磁场变化并连续反馈给控制器，2)控制器接收3个霍尔传感器的不同的开关状态并生产对应连续变化的8个位置状态，控制器接收3个霍尔传感器的开关状态并生成当前位置信号，将当前位置信号与预设值进行比较，获得位置差值信号，逆变模块4对该位置差值信号进行逆变处理，控制无刷直流电机运转。3)取8个位置状态中六个有效位置状态，控制器按所述的有效位置状态控制逆变模块顺序导通。具体地，所述的控制器将直流无刷电机当前的位置信号划分为上三桥信号和下三桥信号，逆变模块对该上三桥信号和下三桥信号进行逆变处理，逆变模块按照六状态顺序导通，使直流无刷电机运转。过流保护模块9可以在控制器3中的实际电流超过额定值时，过流保护模块9可以切断系统电流，使系统停止工作；在系统启动和运转过程中，当控制器3中的实际电压低于额定值时，欠压保护模块10切断系统电压，使系统停止工作。本专利技术所属的高转速直流无刷电机控制系统，通过对高转速直流无刷电机的高精度自动控制，提高了电机运行效率，减小误操作带来的风险；同时，该系统执行可靠性好、经济性好。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出的是，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高转速直流无刷电机控制系统，其特征在于，包括圆环形电路板，设置在电路板上的整流模块、控制器和逆变模块以及均布在所述的电路板上的3个霍尔传感器，所述的电路板与直流无刷电机的定子固定连接且中心的穿孔与所述的直流无刷电机的转子相匹配，所述的定子、转子以及电路板同轴设置，所述的霍尔传感器与所述的控制器通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种高转速直流无刷电机控制系统，其特征在于，包括圆环形电路板，设置在电路板上的整流模块、控制器和逆变模块以及均布在所述的电路板上的3个霍尔传感器，所述的电路板与直流无刷电机的定子固定连接且中心的穿孔与所述的直流无刷电机的转子相匹配，所述的定子、转子以及电路板同轴设置，所述的霍尔传感器与所述的控制器通讯连接。2.如权利要求1所述的高转速直流无刷电机控制系统，其特征在于，所述的三个霍尔传感器呈120度均匀分布在电路板上，与转子零度对应的霍尔传感器偏离所述的转子的零度。3.如权利要求2所述的高转速直流无刷电机控制系统，其特征在于，其中一个霍尔传感器相对所述的转子的零度左偏0-7°。4.如权利要求2所述的高转速直流无刷电机控制系统，其特征在于，所述的穿孔的内径与转子的外径大2-8mm。5.如权利要求1所述的高转速直流无刷电机控制系统，其特征在于，还包括与所述的控制器通讯连接的过流保护模块。6.如权利要求1所述的高转速直流无刷电机控制系统，其特征在于，还包括与所述的控制器通讯连接的欠压保护模块。7.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，丰向阳，王飞，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12