用于五相无刷直流电机的控制电路制造技术

技术编号:3394180 阅读:439 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种用于五相无刷直流电机(102)的控制系统(100),所述电机包括具有5个绕组的定子和被安装用于相对于所述绕组(114)旋转的转子(116)。绕组(114)适用于响应转子(116)的旋转位置而被电子换向。控制系统(100)包括检测电路(106),用于使用光检测器或磁检测器或者检测绕组(114)中的反电动势电压来检测转子(116)的旋转位置。电子开关(112)响应由控制电路响应转子(116)的旋转位置而产生的控制信号控制流经绕组的电流流动。控制电路(110)包括用于启动电机(102)的启动逻辑。如果转子(106)在启动时按错误方向转动,控制电路(110)则激励预先选定的绕组(114),并等待转子(116)的运动基本上停止,然后按照启动程序激励绕组(114),从而使转子(116)沿正确方向旋转。一旦转子(116)沿正确方向旋转,控制电路(110)则响应转子(116)的旋转位置对绕组(114)进行电子换向。(*该技术在2017年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
用于五相无刷直流电机的控制电路本申请包括缩微胶片附件,具有一个胶片,35帧。本专利文件披露的部分包含有受版权保护的内容,版权所有者不反对为专利公开而进行的复制,如出现在在专利商标局专利文件或记录中,然而除此之外保留所有版权。本专利技术一般涉及无刷直流(DC)电机的控制系统,尤其涉及用于五相无刷直流电机的控制系统,所述五相无刷直流电机包括具有五个绕组的定子,所述绕组适用于响应被安装而相对于所述绕组旋转的转子的旋转位置进行电子换向。无刷直流电机也叫自同步电机或电子换向电机,其被用于许多应用中,其中包括陆地上的交通工具和宇航应用。例如,无刷直流电机被用于汽车发动机的冷却以及加热、通风和空调(HVAC)设备中。无刷直流电机一般包括用绕组或线圈缠绕的定子,以及具有转子安装的永磁体的转子。在被称为换向的过程中,电子控制系统或电子电路在正确的时刻使合适的定子绕组中的电流转换或换向。控制系统按照实时时间响应检测的转子旋转位置,从而对控制通过绕组的电流的电子开关例如晶体管产生控制信号的协调的指令序列。通过每个绕组的电流产生引起转子旋转的产生转矩的磁通。在绕组之间电流按顺序转换产生以同步方式定向的磁通,该磁通在转子上产生转矩并且使转子转动。响应转子的检测的旋转位置而产生的控制信号序列使得在转子上的磁体位置和在定子上的绕组之间维持所需的关系。在多相无刷直流电机中,每个激励的绕组在相角和转矩之间形成正弦关系,它和其它绕组异相。例如,在典型的三相无刷直流电机中,控制电路利用具有120度电角度的相位差的电压激励三个绕组。虽然三相电机由于其能够提供平衡的功率输出而得到广泛地使用,但是三相电机噪声大,并因为所有流经绕组的电流都流经一个开关例如晶体管而引起每个器件的大的功率消耗因而不适用于高温环境。可以使用各种技术检测转子的旋转位置。已知的系统通常使用和电机轴相连的检测器,用于检测电机轴的转角。一般地说,这些检测器包括霍耳检测器,光学检测器和分解器。然而,在电机中使用分立的的反馈-->检测器可以给体积,成本,复杂性,功率消耗带来不利影响,尤其是霍耳检测器还影响电机的可靠性。响应和分立的检测器有关的问题,一些控制电路检测当电机旋转时在绕组中产生的反电动势(EMF)电压。可以使用反电动势大小和频率信息确定转子的旋转位置。然而,反电动势电压信号一般不能在电机启动或开始加速的期间用于控制,因为在转子静止或以低速旋转时没有反电动势信号或者检测不到。在美国专利No.4,678,973中公开了一种用于启动无检测器无刷直流电机的电路。这种电路通过检测在启动时的转动方向来启动电机。如果转子以正确的方向旋转,电路就激励绕组使得继续转动。如果转子以错误的方向旋转,则使激励顺序相反以便在再次试图启动之前使转子停止。然而,这种电路以硬件来实现,并且不能控制五相无刷直流电机的启动。因而,需要提供一种用于五相无刷直流电机的控制电路。还需要提供一种用于启动五相无刷直流电机的控制系统,这种控制系统借助于确定在启动时转子的转动方向,如果转子以错误方向旋转,则激励至少两个绕组直到转子的运动基本停止,然后按照启动顺序激励多个绕组,从而使转子按照正确方向转动。还需要提供一种多相无刷直流电机,其中同时激励一个以上的绕组。本专利技术涉及一种用于对适用于由电压源激励的五相无刷直流电机进行电子换向的控制系统。所述电机包括具有适用于进行电子换向的五个绕组的定子,和被安装用于相对于所述绕组旋转的转子。所述控制系统包括被构成用于产生相应于转子的旋转位置的信号的检测电路,包括和绕组相连的开关的电子换向电路,以及和检测电路及换向电路相连的控制电路。控制电路被构成用于响应转子的旋转位置产生控制信号,并把控制信号提供给换向电路,其中换向电路响应控制信号控制流经绕组的电流的流动。 本专利技术还涉及一种用于五相无刷直流电机的驱动电路,所述电机具有五个绕组和被安装用于相对于所述绕组旋转的转子。所述绕组适用于由定时施加的在各个绕组中产生相电流的驱动电压激励。所述驱动电路包括被构成用于产生关于转子的旋转位置的信号图形的多个位置检测器,和绕组相连的可进行电气控制的开关,以及和位置检测器及可控的开关-->相连的电机控制器。电机控制器被构成用于根据从位置检测器收到的信号图形产生换向控制信号,并把控制信号提供给可控的开关,其中可控的开关响应控制信号控制流经绕组的电流。此外,本专利技术还涉及一种用于适用于由电压源激励的五相无刷直流电机的控制系统。所述电机包括具有适用于进行电子换向的多个绕组的定子,和被安装用于相对于所述绕组旋转的转子。所述控制系统包括被构成用于产生相应于转子的旋转位置的信号的检测电路,包括和绕组相连的开关的电子换向电路,以及和检测电路及换向电路相连的控制电路。控制电路被构成用于确定在启动时转子的转动方向,并且如果转子按错误方向转动,则激励至少两个绕组,并等待电机的运动基本上停止。然后所述控制电路被构成用于按照启动顺序激励多个绕组,从而使转子沿正确方向转动,并且,当转子沿正确方向转动时,响应转子的旋转位置使绕组进行电子换向。本专利技术还涉及一种用于对适用于由电压源激励的五相无刷直流电机进行电子换向的控制系统。所述电机包括具有适用于进行换向的多个绕组的定子,和被安装用于相对于所述绕组旋转的转子。所述控制系统包括被构成用于产生相应于转子的旋转位置的信号的检测电路,包括和绕组相连的开关的电子换向电路,以及和检测电路及换向电路相连的控制电路。控制电路被构成用于响应转子的旋转位置而产生脉宽调制控制信号,并把控制信号提供给换向电路,其中换向电路通过基本上同时激励至少两个绕组来响应控制信号。由下面结合附图对本专利技术的最佳实施例进行的详细说明可以更充分地理解本专利技术。附图中相同的部件用相同的标号表示,其中:图1是五相单极无刷直流电机和用于对电机进行电子换向的控制系统的方块图;图2是图1的电机控制器的方块图;图3-图7是由图1的电机控制器执行的主程序的示例的流程图;图8是由图1的电机控制器执行的加速/减速定时器中断子程序的示例的流程图;图9是由图1的电机控制器执行的比较定时器中断子程序的示例的流程图;图10是由图1的电机控制器执行的失速处理子程序的示例的流程-->图;图11是由图1的电机控制器执行的后运行(afterrun)子程序的示例的流程图;图12A-12E是图1所示的控制系统的示例的实施例的电路示意图。参见图1,其中所示控制系统100用于无刷直流电机102的电子换向。控制系统100包括电机电源104,保护与转子位置检测电路106,控制器电源108,电机控制器110和功率级112。电机102包括电机绕组114和电机转子116。控制系统100和电机102可以装在一起或者分开。此外,除去功率级112之外,控制系统100的元件可以与功率级112分开封装而把电机102和功率级112封装在一起。电机电源104通过电源线118和120接收来自电源(未示出)的直流电压。一般地说,电源是提供12V信号的电池。此外,电源可以是从对交流电压源整流并滤波的电源调节电路输出的直流电压。和电源相连的线路滤波器122限制进行的RFI发射。线路滤波器122可以包括无源LC滤波器网络,其包括和电源引线118,120串联连接的电感124和126,以及和电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对适用于由电压源激励的五相无刷直流电机进行电子换向的控制系统,所述电机包括具有适用于进行电子换向的五个绕组的定子,和被安装用于相对于所述绕组旋转的转子,所述控制系统包括:被构成用于产生相应于转子的旋转位置的信号的检测电路;包 括和绕组相连的开关的电子换向电路;以及和检测电路及换向电路相连的控制电路,所述控制电路被构成用于响应转子的旋转位置产生控制信号,并把控制信号提供给换向电路,其中换向电路响应控制信号控制流经绕组的电流的流动。

【技术特征摘要】
US 1996-5-2 08/643,1601一种用于对适用于由电压源激励的五相无刷直流电机进行电子换向的控制系统,所述电机包括具有适用于进行电子换向的五个绕组的定子,和被安装用于相对于所述绕组旋转的转子,所述控制系统包括:被构成用于产生相应于转子的旋转位置的信号的检测电路;包括和绕组相连的开关的电子换向电路;以及和检测电路及换向电路相连的控制电路,所述控制电路被构成用于响应转子的旋转位置产生控制信号,并把控制信号提供给换向电路,其中换向电路响应控制信号控制流经绕组的电流的流动。2如权利要求1所述的控制系统,其中检测电路根据在绕组中的反电动势电压检测转子的旋转位置。3如权利要求2所述的控制系统,其中检测电路对绕组中的反电动势电压相互比较,以便检测转子的旋转位置。4如权利要求3所述的控制系统,其中检测电路包括5个比较器,用于比较在5对绕组中的反电动势电压。5如权利要求2所述的控制系统,其中检测电路比较绕组中的反电动势电压和参考电压,以便检测转子的旋转位置。6如权利要求1所述的控制系统,其中检测电路根据来自至少一个检测器的信号检测转子的旋转位置。7如权利要求6所述的控制系统,其中所述至少一个检测器是和电机轴相连的光检测器。8如权利要求6所述的控制系统,其中所述至少一个检测器是和电机轴相连的磁检测器。9如权利要求1所述的控制系统,其中控制电路在启动时确定转子的旋转方向,如果转子沿错误方向旋转,则激励预先选定的绕组,并等待转子基本上停止运动,然后,按照启动程序激励电机的绕组,使得转子沿正确方向旋转,并且,当转子沿正确方向旋转时,响应转子的旋转位置对绕组进行电子换向。10如权利要求9所述的控制系统,其中在电机启动期间通过绕组的电流被限制。11如权利要求1所述的控制系统,其中检测电路产生关于转子的旋转位置的信号的图形,并且控制电路根据从检测电路收到的信号的图形对绕组进行换向。12如权利要求1所述的控制系统,还包括速度参考输入信号,其中控制电路根据速度参考输入信号和由转子位置的时间导数而确定的转子的速度之间的比较来修正控制信号。13如权利要求12所述的控制系统,其中控制信号是脉宽调制信号,并且通过改变控制信号的占空度来改变电机的速度。14如权利要求1所述的控制系统,其中控制电路包括可编程控制器。15一种用于五相无刷直流电机的驱动电路,所述电机具有五个绕组和被安装用于相对于所述绕组旋转的转子,所述绕组适用...

【专利技术属性】
技术研发人员:JE马卡兰
申请(专利权)人:西门子加拿大有限公司
类型:发明
国别省市:CA[加拿大]

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1
相关领域技术
  • 暂无相关专利