用于直流无刷电机的控制方法和控制装置制造方法及图纸

本公开涉及用于直流无刷电机的控制方法和控制装置。一种用于直流无刷电机的控制方法，包括：基于直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及第一至第三定子线圈同时通电；以及通过调节第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节直流无刷电机的转速。调节直流无刷电机的转速。调节直流无刷电机的转速。

【技术实现步骤摘要】
用于直流无刷电机的控制方法和控制装置


[0001]本公开涉及集成电路和电机控制方法，更具体地，涉及用于直流无刷电机(BLDC)的控制方法和控制装置。

技术介绍

[0002]相比传统的交流感应电机以及直流串激电机等电机，BLDC具有效率高、体积小等优点，已经在电动工具、电调、吸尘器、车类、泵类、扇类等产品中得到了广泛应用。
[0003]然而，BLDC的超速控制比较困难。BLDC转子使用永磁体，永磁体不需要励磁电流。针对BLDC的超速控制，在目前的磁场定向控制(FOC)中，采用弱磁控制，即在定子线圈d轴方向注入负向的磁通量，如图1中φ
S_d
所示。由于φ
S_d
抵消了部分反电势电压，因此能够使电机以更高的转速运行。
[0004]然而，定子线圈注入的φ
S_d
只消耗电流而不产生扭矩，因此降低了电机运行效率。而且φ
S_d
需要在旋转坐标系(dq轴)中实现，相关控制算法包含复杂的坐标变化和转子角度计算。因此只有高性能微程序控制器(MCU)，如32位MCU才能完成控制，系统成本较高。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述的问题，本公开提供了一种新颖的用于直流无刷电机的控制方法和控制装置。
[0006]根据本公开的实施例的一方面，提供了一种用于直流无刷电机的控制方法，包括：基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及所述第一至第三定子线圈同时通电；以及通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速。
[0007]根据本公开的实施例的另一方面，提供了一种用于直流无刷电机的控制装置，包括：控制模块，用于基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及所述第一至第三定子线圈同时通电；以及调节模块，用于通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速。
[0008]根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制方法和控制装置具有以下优势：(1)通过增加电机的三个定子线圈同时导通(即三相全开)的状态，相比传统的采用“三相六拍”控制的无感方波控制，提高了母线电压利用率，从而能够达到电机超速控制的效果；(2)相比FOC中的弱磁控制，方波控制没有弱磁电流，电机的运行效率更高，并且计算量小，不需要高性能MCU，采用低成本的8位MCU就可以完成控制，因此系统成本更低。
附图说明
[0009]从下面结合附图对本公开的具体实施方式的描述中，可以更好地理解本公开，其中：
[0010]图1示出了传统的FOC中的弱磁控制的示意图；
[0011]图2示出了传统的无感方波控制的结构示意图以及相关电压的波形示意图；
[0012]图3示出了传统的无感方波控制的控制时序示意图；
[0013]图4示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的示意图；
[0014]图5示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈的状态变换的示意图；
[0015]图6示出了在传统的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的完整平面旋转磁场的示意图；
[0016]图7示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈的状态变换的示意图；
[0017]图8示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的示意图；
[0018]图9示出了根据本公开的实施例的无感方波控制的控制时序示意图；
[0019]图10示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的完整平面旋转磁场的示意图；
[0020]图11示出了根据本公开的实施例的用于控制电机的转速的结构示意图；
[0021]图12示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，电机的定子线圈产生的部分磁场的另一示意图；
[0022]图13示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第一实现方式的控制时序示意图；
[0023]图14示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第二实现方式的控制时序示意图；
[0024]图15和图16示出了在根据本公开的实施例的无感方波控制中，用于控制电机的三个定子线圈同时导通的持续时间的第三实现方式的控制时序示意图；
[0025]图17示出了根据本公开的实施例的用于控制电机的转速的流程示意图；
[0026]图18示出了根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制方法的流程示意图；以及
[0027]图19示出了根据本公开的实施例的用于直流无刷电机的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面将参考附图详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例。示例实现方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于本文阐述的实现方式；相反，提供这些实现方式以使得本公开更全面和完整，并将示例实现方式的构思全面地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰，可能夸大了区域和组件的尺寸。此外，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的结构，因而将省略它们的详细描述。
[0029]此外，所描述的特征、结构、或特性可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节以给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本
领域技术人员将意识到，可以在没有所述具体细节中的一个或多个的情况下实施本公开的技术方案，或者可以采用其他方法、组件、材料等。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料、或操作，以避免模糊本公开的主要技术创意。
[0030]如前所述，BLDC的超速控制比较困难。然而，传统的FOC采用弱磁控制，降低了电机的运行效率，并且需要高性能MCU，系统成本较高。相比FOC中的弱磁控制，方波控制没有弱磁电流，电机的运行效率更高，并且计算量小，不需要高性能MCU，采用低成本的8位MCU就可以完成控制，因此系统成本更低。
[0031]BLDC无感方波控制已经得到了广泛应用。图2示出了传统的无感方波控制的结构示意图以及相关电压的波形示意图。如图2所示，六个半导体开关U+、U
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、V+、V
‑
、W+、以及W
‑
用于控制电机的三个定子线圈中的电流的大小和方向。MCU监测这三个定子线圈的相电压(分别用U、V、W表示)的变化，图2中的电压波形101、102、以及103分别表示电压U、V、W的波形。
[0032]中点电压波形104表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于直流无刷电机的控制方法，包括：基于所述直流无刷电机中的第一定子线圈上的第一电压、第二定子线圈上的第二电压、以及第三定子线圈上的第三电压，控制所述第一至第三定子线圈在以下状态之间切换：所述第一至第三定子线圈中的任意两个定子线圈通电的同时另一定子线圈悬空，及所述第一至第三定子线圈同时通电；以及通过调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间，调节所述直流无刷电机的转速。2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述第一至第三电压中的任意两个电压恒定地处于第一电平、另一电压恒定地处于第二电平时，所述第一至第三定子线圈同时通电。3.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间包括：获取所述直流无刷电机的转速；当所述转速大于转速阈值时，减少所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间；以及当所述转速小于所述转速阈值时，增大所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：当所述转速大于所述转速阈值时，减小所述直流无刷电机的脉冲宽度调制占空比；以及当所述转速小于所述转速阈值时，增大所述脉冲宽度调制占空比。5.根据权利要求3所述的方法，其中，调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间包括：当所述第一至第三定子线圈中的悬空线圈上的电压增大或减小到所述第一至第三电压的平均电压时，根据所述转速计算与所述悬空线圈连接的开关的导通时间以及与所述第一至第三定子线圈中的两个通电线圈之一连接的开关的关断时间。6.根据权利要求3所述的方法，其中，调节所述第一至第三定子线圈同时通电的状态的持续时间包括：当所述第一至第三定子线圈中的悬空线圈上的电压增大或减小到所述第一至第三电压的平均电压时，根据所述转速计算与所述第一至第三定子线圈中的两个通电线圈之一连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬波，陈磊，吕华伟，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：