无刷无霍尔电机驱动电路及控制方法_2

文档序号:9566736阅读:来源:国知局
过程中,由200毫秒、180毫秒、 160毫秒、140毫秒、120毫秒至100毫秒逐渐变化;
[0046] 所述PWM变加速波的周期在100毫秒至0毫秒变化过程中,由100毫秒、90毫秒、 80毫秒、70毫秒、60毫秒、50毫秒至40毫秒逐渐变化;
[0047] 所述PWM变加速波的周期在40毫秒至to变化过程中,每间隔5毫秒依次变化。
[0048] 作为优选,在电机稳定运行过程中,每隔时间T单片机读取连续7次换相的时刻 bii,bi2. ..,bi7,利用公式t' =bi7-bii计算当前的周期t',当t' >t。,则单片机控制输出 PWM变加速波;重复步骤化-3),利用换相角a控制电机加速运行; W例当tt。,则单片机控制输出PWM稳定波運复步骤化-3),利用换相角a控制 电机稳定运行。
[0050] 作为优选,步骤化-2)中还包括如下步骤:
[0051] 存储器中设有力矩阔值12,12 <II,单片机W时间间隔T循环读取电流检测电路 输出的检测电流Ic,如果Ic< 12,则单片机控制报警器报警,显示器显示力矩过小的信息; 同时单片机停止输出PWM变加速波,电机停止运行。
[0052] 因此,本发明具有如下有益效果:电路简洁、便于升级,能够迅速而稳定的启动电 机,全程监控电机从启动到停止的整个过程,电机转速高,运行稳定,能够自行检测和判断 电机运行的故障,自行修复部分非硬件损坏的故障,对于无法修复的故障能够及时停机并 告知操作人员;保证了电机的可靠控制,延长了电机的使用寿命。
【附图说明】
[0053] 图1是本发明的S相电路和电流检测电路的一种电路图;
[0054] 图2是本发明的单片机和按键的一种电路图;
[0055] 图3是本发明的电机内部电路和反电动势检测电路的一种电路图; 阳056] 图4是本发明的PWM变加速波的一种示意图;
[0057] 图5是本发明的实施例1的一种流程图。 阳05引图中:单片机1、按键2、S相电路3、电流检测电路4、电机内部电路5、反电动势检 测电路6、存储器7、报警器8、显示器9、电机10。
【具体实施方式】
[0059] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步的描述。 W60] 实施例1
[0061] 如图1、图2所示的实施例是一种无刷无霍尔电机驱动电路,包括单片机1,存储器 7、报警器8、显示器9、两个按键2,与所述无刷电机10连接的=相电路3,与=相电路电连 接的电流检测电路4,与电机内部电路5连接的反电动势检测电路6 ;单片机、S相电路和电 机内部电路依次电连接,反电动势检测电路的输出端、电流检测电路的输出端、存储器、显 示器、报警器和2个按键均与单片机电连接。
[0062] 如图1所示,电流检测电路包括电阻R9、电阻R10、电阻Rll和电阻R12,电容C2和 电容C3,放大器D2 ;电阻R9 -端与=相电路电连接,电阻R9另一端分别与放大器D2的同 相输入端、电阻Rll-端、电容C2 -端、电阻R12 -端和电容C3 -端电连接,电阻RlO-端 接3V电压,电阻Rio另一端与放大器D2的反相输入端电连接,电阻RU另一端和电容C2 另一端均接0. 3V电压,电阻R12另一端和电容C3另一端均与放大器D2的输出端电连接, 放大器D2的输出端与单片机电连接。
[0063] =相电路包括6个场效应管,电阻R13,电容C4和电容巧;6个场效应管分别为场 效应管Ml、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、场效应管M5和场效应管M6 ;6个场效应 管均与无刷电机电连接,场效应管M2、场效应管M4和场效应管M6均通过电阻R13接地,电 容C4和电容巧一端均与场效应管Ml、场效应管M3和场效应管M5电连接,电容C4和电容 巧另一端接地。
[0064] 如图2所示,还包括电阻R14和放大器D3 ;放大器D2的输出端与放大器D3的反 向相输入端电连接,放大器D3的同相输入端与1. 6V电压连接,放大器D3的输出端与单片 机电连接。
[0065] 如图3所示,反电动势检测电路包括6个电阻化和3个用于滤除高频分量的电容 化;其中,3个电阻化一端分别与电机内部电路的A、B和C相电连接,另一端均与单片机的 一个引脚电连接;另外3个电阻化一端分别与电机内部电路的A、B和C相电连接,另一端 分别与单片机的3个引脚电连接;3个电容化一端均与电机内部电路的A、B和C相电连接, 3个电容化另一端均接地。
[0066] 如图5所示,一种无刷无霍尔电机驱动电路的控制方法,包括如下步骤:
[0067] 步骤100,电机启动 W側存储器中设有波形周期逐渐减小的PWM变加速波和波形周期恒定的PWM稳定波, 电机磁极对数P,电机目标转速n,与目标转速相对应的周期to,其中
;PWM变加速 波和PWM稳定波的波形均与6个依次排列的相位导通状态相对应;存储器中设有过流阔值Il;两个按键分别为启动按键和关闭按键;当n= 12000,p= 1时,则
毫 秒。 W例如图4所示,PWM变加速波和PWM稳定波的相位导通状态依次为AB相导通、AC相 导通、BC相导通、BA相导通、CA相导通和CB相导通,AB相导通、AC相导通、BC相导通、BA 相导通、CA相导通和CB相导通分别与电机转子的转角0至60。、60°至120°、120°至 180°、180° 至 240°、240° 至 300°、300° 至 360° 依次相对应;
[0070] 步骤200,过流检测
[0071] 按下启动按键,单片机向=相电路输出PWM变加速波,电机逐渐加速,单片机读取 电流检测电路检测的电流Ic;
[0072] 当Ic>II,单片机禁止PWM变加速波输出,显示器显示电机过流;同时单片机控 制报警器报警;
[0073] 当Ic《II,表明启动电流在适合运行范围内,单片机允许PWM变加速波继续输 出; 阳074] 步骤300,电机稳定加速
[00巧]步骤310,如图3所示,单片机每隔时间Tl= 1毫秒,循环读取反电动势检测电路 检测的反电动势Vy和S相分电压UA2、UB2和UC2 ;
[0076] 对于每次读取的反电动势Vy和S相分电压UA2、UB2和UC2均进行如下处理:
[0077] 单片机根据当前的PWM变加速波获知当前导通的相位;
[0078] 当AB相或BA相导通时,单片机利用公式
[0079] IAEj=Vy+UA2+UB2-2UC2计算反电动势差的绝对值IAEj;
[0080] 当CB相或BC相导通时,单片机利用公式 阳0川 IAEaI=Vy+UC2+UB2-2UA2计算反电动势差的绝对值IAEaI; 阳0間 当AC相或CA相导通时,单片机利用公式IAEbI=Vy+UC2+UA2-2UB2计算反电动 势差的绝对值IAEbI;
[0083] 存储器中存储有偏移量阔值e,设定反电动势差的绝对值为IAExI,其中,IAEx 为IAEal、IAEbI或IAE」,设定迭代增量为Au(k);e= 20毫秒,Au(k)为-0. 2毫秒。
[0084] (7-1)单片机利用公式IAExI'=IAExI+AU似计算IAExI',然后使IAEx =AExI';
[0085] (7-2)返回步骤(7-1),直至IAExIe,使IAExI=IAExI'。
[0086] 步骤320,单片机利用公式
计算每个时刻bi的换相角a,当 aG[Al,A2]时,单片机控制输出的PWM变加速波换相;单片机将每次换相的bi时刻存储 到存储器中;
[0087] 其中,k为设定的常数,CO与bi时刻的PWM变加速波的频率成正比;IAExI为 AE」、IAEbI或IAE」,Al,A2为设定的换相角度范围上、下限值; 阳08引例如,如图4所示,A、B和C分别为单片机输送给S相电路的A、B和C的电压波 形,横坐标所标注的AB表示AB相导通、AC表示AC相导通、BC表示BC相导通、BA表示BA 相导通、CA表示CA相导通和CB表示CB相导通;
[0089] 如果当前时刻PWM变加速波所对应的为AB相导通,下一个输出的波形应该为与AC 相导通相对应的波形,但是当前时刻的换相角aG[Al,A2],则单片机控制下一个输出的 波形直接跳变为AC相导通相对应的波形。Al= 29. 67°,Bl= 30. 23°。
[0090] 步骤400,电机的稳定运行
[00川单片机读取连续7次换相的时刻bii,bi2. . .,V,利用公式t' =bi7-bii计算当前 的周期t',当t'《t。,则单片机控制输出PWM稳定波;重复步骤300,利用换相角a控制 电机稳定运行。
[0092] 实施例1中,PWM变加速波的周期从200毫秒逐渐变化为to,为了不引起失步现 象,设定PWM变加速波的周期在200毫秒至100毫秒变化过程中,由200毫秒、180毫秒、160 毫秒、140毫秒、120毫秒至100毫秒逐渐变化; 阳09引 PWM变加速波的周期在100毫秒至0毫秒变化过程中,由100毫秒、90毫秒、80毫 秒、70毫秒、60毫秒、50毫秒至40毫秒逐渐变化;
[0094] PWM变加速波的周期在40毫秒至to变化过程中,每间隔5毫秒依次变化。PWM变 加速波
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