一种扩展ECM电机转速范围的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，它包括：步骤1）电机上电，初始化参数；步骤2）微处理器读取霍尔传感器的转子位置信号，更新转子角度；步骤3）微处理器读取直流母线电流I和电机转速n；步骤4）微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D；步骤5）微处理器根据直流母线电流I和电机转速n计算提前角α=F（I，n)，微处理器计算转子的实时角度θ=ω×t；步骤6）微处理器计算输入到逆变电路的PWM信号，逆变电路输出到各相绕组的PWM斩波电压U=F(V_D，θ+α)，然后跳回步骤2，它利用提前角的控制，简化计算和控制，降低微处理器的运算要求，从而降低产品的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种扩展ECM电机转速范围的控制方法
本专利技术涉及一种扩展ECM电机转速范围的控制方法。
技术介绍
ECM电机，俗称电子换相电机，包含直流无刷电机BLDCmotor，在实际使用中，额定转速是规定了，但实际应用中经常需要宽展电机的转速（即提高最高转速，以满足要求），以适应更多的负载，传统的电机控制方案需要对电机相电流进行坐标变换进行矢量控制，得到转子坐标系上的电流Id和Iq，通过调节Id的值来实现弱磁调速，这种方法的实现比较复杂，运算繁琐，占用微处理器CPU的大量运算资源，因此对微处理器CPU要求高，成本较高，另外也需要准确的转子位置和准确的相电流信息，计算繁琐。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，无须采用传统的矢量弱磁控制，利用提前角的控制，简化计算和控制，降低微处理器的运算要求，从而降低产品的成本。本专利技术的实施技术方案如下：一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，所述的ECM电机具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、母线电流检测电路和霍尔传感器，电源电路为各部分电路供电，母线电流检测电路将直流母线电流I输入微处理器,霍尔传感器将转子位置信号输入微处理器并换算出转子的实际转速n，微处理器控制逆变电路驱动定子组件，其特征在于：它包括如下步骤：步骤1）电机上电，初始化参数；步骤2）微处理器读取霍尔传感器的转子位置信号，更新转子角度；步骤3）微处理器读取直流母线电流I和电机转速n;步骤4）微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D；步骤5）微处理器根据直流母线电流I和电机转速n计算提前角α=F（I，n),微处理器计算转子的实时角度θ=ω×t,其中ω是角速度，可以通过电机转速n换算，t是时间；步骤6）微处理器计算输入到逆变电路的PWM信号，逆变电路输出到各相绕组的PWM斩波电压U=F(V_D,θ+α)，然后跳回步骤2）。上述所述的电机是三相电机,具有a、b、c三相绕组，逆变电路输出到各相绕组的PWM信号斩波电压分别为：Ua=Vbus×sin(θ+α)×V_D;Ub=Vbus×sin(θ+α+1200)×V_D;Uc=Vbus×sin(θ+α+2400)×V_D;其中Vbus是直流母线电压，基本不变的；上述所述的步骤5计算提前角α的函数F（I，n)是α=K1×I+K2+n×K3,其中K1、K2、K3是系数，I为电机实时测得的直流母线电流值，n为电机实时转速。上述所述的V_D的取值范围0.1至1。上述所述的步骤3）微处理器读取直流母线电流I和电机转速n后，若直流母线电流I大于最大直流母线电流I-max，或者电机转速n大于最高转速n-max，则停机。上述所述的步骤1的初始化参数是将直流母线电流I、电机转速n、调节参数V_D和提前角α全部归零。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1）本专利技术利用提前角的控制，通过检测直流母线电流I和电机转速n计算提前角，简化计算和控制，降低微处理器的运算要求，从而降低产品的成本。计算提前角函数F（I，n)是α=K1×I+K2+n×K3是一个一阶的函数，非常简单，进一步简化计算和控制，降低微处理器的运算要求。2）微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D，可以使系统更快更可靠地到底目标转速3）当微处理器读取直流母线电流I和电机转速n后，若直流母线电流I大于最大直流母线电流I-max，或者电机转速n大于最高转速n-max，则停机，可以有效保护电机；附图说明：图1是本专利技术ECM电机的立体图；图2是本专利技术ECM电机的电机控制器的立体图；图3是本专利技术ECM电机的剖视图；图4是本专利技术ECM电机的电机控制器的电路方框图；图5是图4对应的电路图；图6是本专利技术的流程图；图7是本专利技术通过实验手段获得提前角的实验原理图；具体实施方式：如图1、图2、图3所示，ECM电机通常由电机控制器2和电机单体1,所述的电机单体1包括定子组件12、转子组件13和机壳组件11，定子组件13安装在机壳组件11上，电机单体1安装有检测转子位置的霍尔传感器14，转子组件13套装在定子组件12的内侧或者外侧组成，电机控制器2包括控制盒22和安装在控制盒22里面的控制线路板21，控制线路板21一般包括电源电路、微处理器、母线电流检测电路、逆变电路和霍尔传感器14，电源电路为各部分电路供电，霍尔传感器14检测转子位置信号并输入到微处理器，母线电流检测电路将检测的母线电流输入到微处理器，微处理器控制逆变电路，逆变电路控制定子组件12的各相线圈绕组的通断电。如图4、图5所示，假设ECM电机是3相无刷直流永磁同步电机，转子位置测量电路14一般采用3个霍尔传感器，3个霍尔传感器分别检测一个360度电角度周期的转子位置假设ECM电机是3相无刷直流永磁同步电机，采用3个霍尔传感器，3个霍尔传感器分别检测一个360度电角度周期的转子位置，每转过120度电角度改变一次定子组件12的各相线圈绕组的通电，形成3相6步控制模式。交流输入（ACINPUT）经过由二级管D7、D8、D9、D10组成的全波整流电路后，在电容C1的一端输出直流母线电压Vbus,直流母线电压Vbus与输入交流电压有关，交流输入（ACINPUT）的电压确定后，母线电压Vbus是恒定的，3相绕组的线电压P是PWM斩波输出电压，P=Vbus*w，w是微处理器输入到逆变电路的PWM信号的占空比，改变线电压P可以改变直流母线电流I,直流母线电流I通过电阻R1来检测，逆变电路由电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6组成，电子开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制端分别由微处理器输出的6路PWM信号（P1、P2、P3、P4、P5、P6)控制，逆变电路还连接电阻R1用于检测母线电流I，母线电流检测电路将电阻R1的检测母线电流I转换后传送到微处理器。如图6所示，一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，所述的ECM电机具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、母线电流检测电路和霍尔传感器，电源电路为各部分电路供电，母线电流检测电路将直流母线电流I输入微处理器,霍尔传感器将转子位置信号输入微处理器并换算出转子的实际转速n，微处理器控制逆变电路驱动定子组件，其特征在于：它包括如下步骤：步骤1）电机上电，初始化参数；步骤2）微处理器读取霍尔传感器的转子位置信号，更新转子角度；步骤3）微处理器读取直流母线电流I和电机转速n;步骤4）微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D；步骤5）微处理器根据直流母线电流I和电机转速n计算提前角α=F（I，n),微处理器计算转子的实时角度θ=ω×t,其中ω是角速度，可以通过电机转速n换算，t是时间；步骤6）微处理器计算输入到逆变电路的PWM信号，逆变电路输出到各相绕组的PWM斩波电压U=F(V_D,θ+α)，然后跳回步骤2）。上述所述的电机是三相电机,具有a、b、c三相绕组，逆变电路输出到各相绕组的PWM信号斩波电压分别为：Ua=Vbus×si本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，所述的ECM电机具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、母线电流检测电路和霍尔传感器，电源电路为各部分电路供电，母线电流检测电路将直流母线电流I输入微处理器,霍尔传感器将转子位置信号输入微处理器并换算出转子的实际转速n，微处理器控制逆变电路驱动定子组件，其特征在于：它包括如下步骤： 步骤1）电机上电，初始化参数； 步骤2）微处理器读取霍尔传感器的转子位置信号，更新转子角度； 步骤3）微处理器读取直流母线电流I和电机转速n; 步骤4）微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S‑电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D； 步骤5）微处理器根据直流母线电流I和电机转速n计算提前角α=F（I，n),微处理器计算转子的实时角度θ=ω×t,其中ω是角速度，可以通过电机转速n换算，t是时间； 步骤6）微处理器计算输入到逆变电路的PWM信号，逆变电路输出到各相绕组的PWM斩波电压U=F(V_D,θ+α)，然后跳回步骤2）。

【技术特征摘要】
1.一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，所述的ECM电机具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、母线电流检测电路和霍尔传感器，电源电路为各部分电路供电，母线电流检测电路将直流母线电流I输入微处理器,霍尔传感器将转子位置信号输入微处理器并换算出转子的实际转速n，微处理器控制逆变电路驱动定子组件，其特征在于：它包括如下步骤：步骤1）电机上电，初始化参数；步骤2）微处理器读取霍尔传感器的转子位置信号，更新转子角度；步骤3）微处理器读取直流母线电流I和电机转速n;步骤4）微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D；步骤5）微处理器根据直流母线电流I和电机转速n计算提前角α=F（I，n),微处理器计算转子的实时角度θ=ω×t,其中ω是角速度，可以通过电机转速n换算，t是时间；步骤6）微处理器计算输入到逆变电路的PWM信号，逆变电路输出到各相绕组的PWM斩波电压U=F(V_D,θ+α)，然后跳回步骤2）。2.根据权利要求1所述的一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：边文清，封剑龙，赵勇，
申请(专利权)人：中山大洋电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44