电子控制两相无刷交流电机制造技术

本发明专利技术公开了一种两相无刷交流电机的控制系统，包括：用于检测所述电机的转子的位置的位置传感器；用于检测所述电机的交流电源极性的极性检测器；分别连接至所述电机的第一和第二相线圈的第一和第二切换电路；用于检测所述第一和第二相线圈的导通情况的电流传感器；以及用于根据所述位置传感器、极性检测器和电流传感器提供的信号控制所述第一和第二切换电路的导通的控制器；所述控制系统内置在所述电机内；所述位置传感器、极性检测器、电流传感器以及第一和第二切换电路均连接至所述控制器；并且所述控制器用于使所述第一切换电路在交流周期的合适时间片导通，并根据所述转子的位置使所述第二切换电路导通以补偿其他时间片。

Electronic controlled two phase brushless AC motor

The invention discloses a control system for a two phase brushless AC motor, including a position sensor for detecting the position of the rotor of the motor, an polarity detector for detecting the AC power polarity of the motor, and a first and second switching circuits connected to the first and second phase lines of the motor respectively; A current sensor that detects the conduction of the first and second phase coils, and a controller for controlling the first and second switching circuits of the first and second switching circuits according to the position sensor, the polarity detector and the current sensor; the control system is built inside the motor, the position sensor, the pole, and the pole. The sex detector, the current sensor, and the first and second switching circuits are connected to the controller, and the controller is used to make the first switching circuit in the appropriate time slice of the AC cycle, and to make the second switching circuit through according to the position of the rotor to compensate for other time slices.

【技术实现步骤摘要】
电子控制两相无刷交流电机
本专利技术涉及无刷交流电机，尤其涉及一种电子控制两相无刷交流电机。
技术介绍
现有市场上的交流电动机是有刷型或无刷型。有刷电机效率低并且寿命短。无刷电机通常用在需要长使用寿命和高可靠性的应用场合。分相电容(PSC)电机是无刷电机，因其使用简单且价格便宜而经常被使用。但是PSC电机不能直接控制转动速度，并且其效率通常低于40％。在这类电机里面，最先进的无刷电机是电子控制无刷电机，因其具有可变速度控制并且效率高达80％而被熟知。这些全都是高压直流供电的，称作无刷直流(BLDC)电机、逆变器电机或电子控制异步电机。这些电子换向电机包括用于功率变换的大的散热模块、多个电解直流滤波电容器以及转换电感。所需的这些直流功率变换组件很昂贵并且体积很大。所有这些设计都不能将整个电子电路放在电机盒子内，除了那些低功率的设计之外。本新专利技术是实现具有速度可变无刷电机的一种替代方案，其具有比PSC电机更低的价格，但是其性能与BLDC一样高。它是一种高效的并且具有内置电子控制的结构紧凑的电机。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电子控制两相无刷交流电机，其具有比PSC电机更低的价格，但是其性能与BLDC一样高。本专利技术就上述技术问题而提出的技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种两相无刷交流电机的控制系统。该控制系统包括：位置传感器，用于检测所述电机的转子的位置；极性检测器，用于检测所述电机的交流电源的极性；第一和第二切换电路，分别连接至所述电机的第一和第二相线圈；电流传感器，用于检测所述第一和第二相线圈的导通情况；以及控制器，用于根据所述位置传感器、极性检测器和电流传感器提供的信号控制所述第一和第二切换电路的导通。所述控制系统内置在所述电机内；所述位置传感器、极性检测器、电流传感器以及第一和第二切换电路均连接至所述控制器；并且所述控制器用于使所述第一切换电路在交流周期的合适时间片导通，并根据所述转子的位置使所述第二切换电路导通以补偿其他时间片。优选地，所述控制系统进一步包括AC/DC转换器，用于将AC电源转换成DC电源。优选地，所述位置传感器为霍尔传感器或反电动势检测器。如果采用霍尔传感器，在所述第一和第二相线圈之间插入了两个霍尔传感器。优选地，所述位置传感器为反电动势检测器，用于检测线圈的反电动势；线圈两端的电压反馈给比较器，并且比较器的正极和负极输入施加2.5V偏压。优选地，所述极性检测器为比较电路，所述交流电源输入到比较器的正极，并且所述比较器的负极输入恒定电压。优选地，所述第一和第二切换电路均分别包括双向可控硅开关。优选地，所述双向可控硅开关的输出信号反馈至所述控制器，用于检测所述第一和第二相线圈的导通。优选地，所述第一和第二相线圈由同一交流电压供电；所述控制器用于：当所述转子的速度小于最大速度的一半时，使所述第一和第二相线圈在所述交流电压的相反时间周期导通，从而当所述第一相线圈在所述交流电源的正周期导通时，所述第二相线圈在所述交流电源的负周期导通，反之亦反；所述控制器还用于：当所述转子的速度接近最大速度时，使所述第一相线圈在所述交流电源的整个时间周期导通。优选地，所述控制器用于：当所述转子转动90～180度或270～360度时，使所述第二线圈在所述交流电源的合适时间周期导通。优选地，引入递延时间来控制所述电机的速度，所述递延时间是从所述双向可控硅开关反馈至所述控制器的两个连续触发脉冲之间的时间间隔；并且所述递延时间越小，所述电机的速度越快。另一方面，本专利技术还提供了一种电机系统。该系统包括两相无刷交流电机和上述任意一种控制系统控制系统。又一方面，本专利技术还提供了一种控制两相无刷交流电机的方法。该方法包括：检测所述电机的转子的位置；检测所述电机的交流电源的极性；检测所述电机的第一和第二相线圈的导通情况；以及根据所述位置、极性和导通情况信号控制所述第一和第二相线圈的导通；其中，使所述第一相线圈在交流周期的合适时间片导通，并且根据所述转子的位置，使所述第二相线圈导通以补偿其他时间片或使所述第二相线圈维持断开状态。优选地，所述方法进一步包括当所述转子的速度低于最大速度的一半时，使所述第一和第二相线圈在所述交流电源的相反时间周期导通，从而当所述第一相线圈在所述交流电源的正周期导通时，所述第二相线圈在所述交流电源的负周期导通，反之亦反；并且，当所述转子的速度接近最大速度时，使所述第一相线圈在所述交流电源的整个时间周期导通。优选地，所述方法进一步包括当所述转子转动90～180度或270～360度时，使所述第二线圈在所述交流电源的合适时间周期导通。优选地，引入递延时间来控制所述电机的速度，所述递延时间是从所述双向可控硅开关反馈至所述控制器的两个连续触发脉冲之间的时间间隔；并且所述递延时间越小，所述电机的速度越快。本专利技术是一个直接交流电机。它可避免AC/DC功率转换损耗并且其所需要的元器件是非常少的，这使其可内置到电机内部。它具有与BLDC相似的优点。它具有很高的效率，可变的速度，无刷并且寿命长。而且，与BLDC相比，它价格更低并且尺寸更小。本专利技术是至今为止的第一个电子内置无刷电机，适合于从低功率到高功率的应用场合。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图，以举例的方式，对本专利技术的实施例进行介绍，其中：图1是本专利技术提供的电机系统结构框图；图2a～2d示出了具有不同数量电极的两相无刷交流电机的结构；图3a～3c示出了线圈QA和线圈QB的导通周期；图4a是当线圈QA导通时电机的剖视图；图4b示出了当图4a中的电机的线圈QA导通时的正周期；图5a是当线圈QB导通时电机的剖视图；图5b示出了当图5a中的电机的线圈QB导通时的负周期；图6a是当线圈QA导通时电机的剖视图；图6b示出了当图6a中的电机的线圈QA导通时的负周期；图7a是当线圈QB导通时电机的剖视图；图7b示出了当图7a中的电机的线圈QB导通时的正周期；图8a是当线圈QA导通时电机的剖视图；图8b示出了当图8a中的电机的线圈QA导通时的正周期；图9是极性检测器的电路结构；图10是本专利技术一个实施例的位置传感器的电路图；图11是本专利技术另一个实施例的位置传感器的结构示意图；图12是电流传感器的电路图；图13示出了两个连续触发脉冲之间的递延时间Td；图14是两相无刷交流电机的控制方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，以举例的方式，对本专利技术进行更加详细的介绍。应理解，附图是为了更好地理解本专利技术，而不是为了限制本专利技术。图中示出的元器件的尺寸和特性是根据方便和表述清晰来选择的，并不是根据比例示出的。在附图中，如果存在的话，相同的编号表示相同的部件。在本说明书及权利要求书中，除非文本中明确指出，“一”、“一种”和“所述”包括复数情况。同样，正如在本说明书和权利要求中所使用的，除非文本中明确指出，“在…中”包括“在…中”和“在…上”。而且，为了方便读者，本说明书中可能使用标题或子标题，这对本公开文本的范围没有任何影响。正如本文所用的，“大约”、“约”、“接近”或“近似地”应理解为给定值或范围20％内，优选10％内，更优选5％内。正如本文所用的，“多个”是指两个及以上。正如本文所用的，术语“包括”、“包含”、“带有”、“具有”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两相无刷交流电机的控制系统，其特征在于，包括：位置传感器，用于检测所述电机的转子的位置；极性检测器，用于检测所述电机的交流电源的极性；第一和第二切换电路，分别连接至所述电机的第一和第二相线圈；电流传感器，用于检测所述第一和第二相线圈的导通情况；以及控制器，用于根据所述位置传感器、极性检测器和电流传感器提供的信号控制所述第一和第二切换电路的导通；所述控制系统内置在所述电机内；所述位置传感器、极性检测器、电流传感器以及第一和第二切换电路均连接至所述控制器；并且所述控制器用于使所述第一切换电路在交流周期的合适时间片导通，并根据所述转子的位置使所述第二切换电路导通以补偿其他时间片。

【技术特征摘要】
2017.01.27 US 15/417,2401.一种两相无刷交流电机的控制系统，其特征在于，包括：位置传感器，用于检测所述电机的转子的位置；极性检测器，用于检测所述电机的交流电源的极性；第一和第二切换电路，分别连接至所述电机的第一和第二相线圈；电流传感器，用于检测所述第一和第二相线圈的导通情况；以及控制器，用于根据所述位置传感器、极性检测器和电流传感器提供的信号控制所述第一和第二切换电路的导通；所述控制系统内置在所述电机内；所述位置传感器、极性检测器、电流传感器以及第一和第二切换电路均连接至所述控制器；并且所述控制器用于使所述第一切换电路在交流周期的合适时间片导通，并根据所述转子的位置使所述第二切换电路导通以补偿其他时间片。2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统进一步包括AC/DC转换器，用于将AC电源转换成DC电源。3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述位置传感器为霍尔传感器，并且在所述第一和第二相线圈之间插入了两个霍尔传感器。4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述位置传感器为反电动势检测器，用于检测线圈的反电动势；线圈两端的电压反馈给比较器，并且比较器的正极和负极输入施加2.5V偏压。5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述极性检测器为比较电路，所述交流电源输入到比较器的正极，并且所述比较器的负极输入恒定电压。6.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一和第二切换电路均分别包括双向可控硅开关。7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述双向可控硅开关的输出信号反馈至所述控制器，用于检测所述第一和第二相线圈的导通。8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一和第二相线圈由同一交流电压供电；所述控制器用于：当所述转子的速度小于最大速度的一半时，使所述第一和第二相线圈在所述交流电压的相反时间周期导通，从而当所述第一相线圈在所述交流电源的正周...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建，
申请(专利权)人：黄建，
类型：发明
国别省市：中国香港,81