电动工具调速系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动工具调速系统及方法，所述电动工具调速系统包括电源、逆变器、控制器、无刷电机及调速开关，控制器通过比较pwm设定占空比与pwm运行占空比的大小、pwm预设周期与pwm运行周期的大小来控制无刷电机加速；控制器通过比较pwm设定占空比与pwm运行占空比的大小、pwm运行占空比与pwm预设占空比的大小来控制无刷电机减速，其中，pwm启动周期大于pwm预设周期。本发明专利技术控制器通过增加pwm启动周期来减小pwm启动占空比，突破pwm最小占空比的限制，进而促使电动工具启动时，母线电流缓慢上升，不易触发电流保护，保证电机正常启动的稳定性与可靠性，同时使得工具在加速或减速过程中平稳且顺畅，极大地提高了用户的舒适度与体验感。体验感。体验感。

【技术实现步骤摘要】
电动工具调速系统及方法


[0001]本专利技术涉及电动工具领域，特别涉及一种电动工具调速系统及方法。

技术介绍

[0002]无刷无感电机驱动过程中，需要通过AD实时采样反电动势，并通过检测反电动势过零点来控制电机换相，进而控制电机运转。
[0003]然而在反电动势检测过程中，由于AD采样反电动势需要满足最小采样时间，在固定pwm载波频率的驱动下，pwm最小占空比无法做到很小，尤其对于高电转速电机来说，为了解决换相滞后问题需要把pwm载波频率提高，在此情形下，pwm最小占空比更难做小，导致pwm最小占空比受到限制，如假设电机驱动的pwm载波频率为20KHZ(即pwm预设频率)，则pwm预设周期为50us (该pwm预设周期满足电机最高转速时不影响其换相的周期)，而AD最小采样时间一般为10us，即pwm最小有效脉宽为10us，则电机的pwm最小占空比为10us/50us＝20％，若以20％占空比启动电动工具，易导致电动工具的母线电流急剧上升，易触发电流保护，直接停机，最终导致电机无法启动。
[0004]此外，当电动工具以pwm最小占空比启动时，由于pwm最小占空比较大，工具启动加速冲击过快，使得电动工具壳体抖动明显且噪声大，极大地降低了客户使用工具时的舒适度与体验感，同时电动工具在减速过程中，由于pwm最小占空比受到限制，无法做到最小，导致无法满足客户对工具极低转速的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种电动工具调速系统及方法，具体技术方案如下：
[0006]一种电动工具调速系统，包括电源、逆变器、控制器、无刷电机及调速开关，所述电源与所述逆变器相连，所述逆变器与所述无刷电机相连，所述控制器与所述逆变器相连，所述调速开关与所述控制器相连，所述控制器存储有pwm 启动占空比、pwm预设占空比，所述pwm启动占空比为pwm启动脉宽与pwm 启动周期的比值，所述pwm预设占空比为pwm预设脉宽与pwm预设周期的比值，所述pwm启动周期大于所述pwm预设周期；
[0007]所述控制器用于实时获取所述无刷电机的pwm运行脉宽、pwm运行周期及 pwm运行占空比；所述调速开关用以向所述控制器发送调速信号，所述控制器用于根据所述调速信号生成pwm设定占空比；
[0008]所述控制器用于通过比较所述pwm设定占空比与pwm运行占空比的大小、所述pwm预设周期与所述pwm运行周期的大小来控制所述无刷电机加速；所述控制器用于通过比较所述pwm设定占空比与pwm运行占空比的大小、所述 pwm运行占空比与所述pwm预设占空比的大小来控制所述无刷电机减速。
[0009]进一步地，所述pwm启动脉宽、所述pwm预设脉宽均等于pwm最小有效脉宽，所述pwm运行周期设置成当所述无刷电机启动时等于所述pwm启动周期。
[0010]进一步地，所述pwm预设周期为pwm载波周期且为所述无刷电机运转时 pwm载波的最大频率。
[0011]进一步地，当所述无刷电机加速时，所述pwm运行占空比在所述pwm启动占空比基础上以特定占空比逐级增加；当所述无刷电机减速时，所述pwm运行占空比以所述特定占空比逐级减少。
[0012]进一步地，所述无刷电机的pwm运行脉宽、pwm运行周期及pwm运行占空比根据所述pwm启动脉宽、所述pwm启动周期、所述pwm启动占空比获取。
[0013]进一步地，所述pwm启动占空比取值为2％～10％，所述特定占空比的取值为0.1％～1％。
[0014]进一步地，所述调速开关采用可变电阻式开关。
[0015]进一步地，所述调速开关还用以设定所述无刷电机的目标转速。
[0016]进一步地，当所述无刷电机运转时，所述控制器用于实时获取所述无刷电机的运行转速。
[0017]本专利技术提供一种电动工具调速方法，所述调速方法基于所述的电动工具调速系统，所述调速方法按照调速时间区段周期性执行，所述方法包括：
[0018]S1：当pwm设定占空比＞pwm运行占空比时，控制器检测到无刷电机处于加速阶段，进入S2；当pwm设定占空比≤pwm运行占空比时，控制器检测到无刷电机处于减速阶段，进入S3；
[0019]S2：当pwm运行周期＞pwm预设周期时，控制器以控制pwm运行脉宽等于pwm预设脉宽、减小pwm运行周期来提高pwm运行占空比，进而控制无刷电机加速并进入S4；当pwm运行周期≤pwm预设周期时，控制器以控制pwm 运行周期等于pwm预设周期、增加pwm运行脉宽来提高pwm运行占空比，进而控制无刷电机加速并进入S4；
[0020]S3：当pwm运行占空比＞pwm预设占空比时，控制器以控制pwm运行周期等于pwm预设周期、减小pwm运行脉宽来降低pwm运行占空比，进而控制无刷电机减速并进入S4；当pwm运行占空比≤pwm预设占空比时，控制器以控制pwm运行脉宽等于pwm预设脉宽、增加pwm运行周期来降低pwm运行占空比，进而控制无刷电机减速并进入S4；
[0021]S4：更新pwm运行占空比并对无刷电机进行调速；
[0022]进一步地，所述调速时间区段为步骤S1至步骤S4的执行时长。
[0023]本专利技术还提供一种电动工具调速方法，用于控制所述无刷电机恒速运转，所述调速方法基于所述的电动工具调速系统，所述调速方法按照调速时间区段周期性执行，所述方法包括：
[0024]S1：通过调速开关设定无刷电机的目标转速，控制器实时获取无刷电机的运行转速；
[0025]S2：控制器根据目标转速与运行转速通过增量式PID算法计算出时间增量ΔT；
[0026]S3：当时间增量ΔT≥0时，控制器检测到无刷电机需要加速，进入S4；当时间增量ΔT＜0时，控制器检测到无刷电机需要减速，进入S5；
[0027]S4：当pwm运行周期＞pwm预设周期时，控制器以控制pwm运行脉宽等于pwm预设脉宽、减小pwm运行周期来提高pwm运行占空比，进而控制无刷电机加速并进入S6；当pwm运行周期≤pwm预设周期时，控制器以控制pwm 运行周期等于pwm预设周期、增加pwm运行脉宽来
提高pwm运行占空比，进而控制无刷电机加速并进入S6；
[0028]S5：当pwm运行脉宽＞pwm预设脉宽时，控制器以控制pwm运行周期等于pwm预设周期、减小pwm运行脉宽来降低pwm运行占空比，进而控制无刷电机减速并进入S6；当pwm运行脉宽≤pwm预设脉宽时，控制器以控制pwm 运行脉宽等于pwm预设脉宽、增加pwm运行周期来降低pwm运行占空比，进而控制无刷电机减速并进入S6；
[0029]S6：更新pwm运行占空比并对无刷电机进行调速；
[0030]进一步地，所述调速时间区段为步骤S1至步骤S6的执行时长。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0032]一、本专利技术通过保持pwm启动脉宽不变，增加pwm启动周期来减小pwm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动工具调速系统，包括电源、逆变器、控制器、无刷电机及调速开关，所述电源与所述逆变器相连，所述逆变器与所述无刷电机相连，所述控制器与所述逆变器相连，所述调速开关与所述控制器相连，其特征在于：所述控制器存储有pwm启动占空比、pwm预设占空比，所述pwm启动占空比为pwm启动脉宽与pwm启动周期的比值，所述pwm预设占空比为pwm预设脉宽与pwm预设周期的比值，所述pwm启动周期大于所述pwm预设周期；所述控制器用于实时获取所述无刷电机的pwm运行脉宽、pwm运行周期及pwm运行占空比；所述调速开关用以向所述控制器发送调速信号，所述控制器用于根据所述调速信号生成pwm设定占空比；所述控制器用于通过比较所述pwm设定占空比与pwm运行占空比的大小、所述pwm预设周期与所述pwm运行周期的大小来控制所述无刷电机加速；所述控制器用于通过比较所述pwm设定占空比与pwm运行占空比的大小、所述pwm运行占空比与所述pwm预设占空比的大小来控制所述无刷电机减速。2.根据权利要求1所述的电动工具调速系统，其特征在于：所述pwm启动脉宽、所述pwm预设脉宽均等于pwm最小有效脉宽，所述pwm运行周期设置成当所述无刷电机启动时等于所述pwm启动周期。3.根据权利要求1所述的电动工具调速系统，其特征在于：所述pwm预设周期为pwm载波周期且为所述无刷电机运转时pwm载波的最大频率。4.根据权利要求1所述的电动工具调速系统，其特征在于：当所述无刷电机加速时，所述pwm运行占空比在所述pwm启动占空比基础上以特定占空比逐级增加；当所述无刷电机减速时，所述pwm运行占空比以所述特定占空比逐级减少。5.根据权利要求1所述的电动工具调速系统，其特征在于：所述无刷电机的pwm运行脉宽、pwm运行周期及pwm运行占空比根据所述pwm启动脉宽、所述pwm启动周期、所述pwm启动占空比获取。6.根据权利要求1所述的电动工具调速系统，其特征在于：所述pwm启动占空比取值为2％～10％，所述特定占空比的取值为0.1％～1％。7.根据权利要求1所述的电动工具调速系统，其特征在于：所述调速开关采用可变电阻式开关。8.根据权利要求1所述的电动工具调速系统，其特征在于：所述调速开关还用以设定所述无刷电机的目标转速。9.根据权利要求1所述的电动工具调速系统，其特征在于：当所述无刷电机运转时，所述控制器用于实时获取所述无刷电机的运行转速。10.一种电动工具调速方法，其特征在于：所述调速方法基于权利要求1～9任一项所述的电动工具调速系统，所述调速方法按照调速时间区段周期性执行，所述方法包括：S1：当pwm设定占空比＞pwm运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚雨华，
申请(专利权)人：江苏东成工具科技有限公司，
类型：发明
国别省市：