一种小、微型单相永磁体转子电动机稳定运行的软件控制方法，适用于小、微型电动机，依据转子磁极极性传感器输出电平跃变时序获得实时的转子磁场极性信号，输出对应的时序控制信号来控制定子励磁线圈的电流方向，使得定子产生的磁场与转子磁场匹配，以保证永磁体转子持续运转。所述控制方法和装置，低成本高效率地发挥了单相永磁体电机体积小的优势，用于驱动小功率风扇等小功率电器特别适合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有永磁体的电动机,特别是涉及磁体在电枢内旋转的单相永磁体电动机，尤其涉及小、微型单相永磁体转子电动机稳定运行的软件控制方法和装置。
技术介绍
RPM 或 r.p.m, Revolut1n (s) Per Minute,每分钟转速。现有技术小、微型单相永磁体转子同步电动机，尤其是只有一对转子磁极、做同步运行的电动机，构造简单、外形小巧、坚固耐用，而且造价低廉，有着广泛的用途。但是，该类电动机没有启动转矩，也没有确定的起始转动方向；而且在50/60 Hz市电网上正常运行的同步转速固定地是3，000/3，600 r.p.m.，这对于许多民用场合，例如用做风扇或洗衣机电动机，显然是转速太高了 ；要想调节转速，就得使用电子变频技术，即所谓vvvf变压-变频技术，生产成本自然就高了许多。于是现有技术出现了很多小、微型单相永磁体同步电动机在其输出轴上固定地联结减速齿轮盒一起销售。也有很多场合，例如家用的电风扇或洗衣机等，就直接使用四极或六极的两相感应电动机，将其中一相定子绕组串联连接分相电容器，以获取超前90°的电流，在单相电网上做异步运行。在电动机上安装齿轮盒一起销售，只适用于很小功率的微电机，它增大了外形体积，也提高了生产成本。使用两相异步电动机借助电容器分相运行，则不仅令电动机外形体积增大，而且提高了生产成本，还因为多了分相电容器而降低运行的可靠性。本专利技术的做法是，利用小、微型单相永磁体同步电动机实现异步低转速的稳定运行，本专利技术方法和装置仅利用一体积很小的传感器和控制电路板即可实施，要比感应电动机和安装有减速齿轮盒的同步电动机体积更小，可靠性更高，成本更低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种单相永磁体转子电动机运行控制方法，适用于小、微型电动机就可以使其稳定地在低转速异步运行的控制方法和装置。本专利技术解决技术问题提出的技术方案是，一种单相永磁体转子电动机运行控制方法，适用于小、微型电动机: 一种小、微型单相永磁体转子电动机稳定运行的软件控制方法，基于以下硬件:单相两极永磁体转子电动机Msyn ； 接通或关断所述电动机动力电源的双向晶闸管Thtri ； 单片微处理器MCU ； 转子磁极极性传感器Sn/s，设置在所述电动机Msyn定子-转子空气隙定子侧的给定位置，以时钟钟面共轴线地覆于所述定子-转子横断面上，以定子俩磁极相邻两对极靴间空隙中心线为时钟12点和6点钟，该传感器Sn/s位于11~12点或5~6点钟之间，抑或是1~2点或6~7点钟之间； 同时并定义以下各符号所代表的物理量:Un/s是转子磁极极性传感器Sn/s输出到单片微处理器MCU的转子磁极极性逻辑电平信号；并设定Un/s=l为转子N极转至此处，反之，Un/s=0为转子S极转至此处； Uv是所述电动机动力电源电压Vnet的逻辑电平信号，同时设定Uv=I代表该电压源Vnet的瞬时值大于零，反之，信号Uv=O则代表该电压源Vnet的瞬时值小于零；Uv通过动力电源电压Vnet整形获得，其周期即为电源周期Tpow ； Ugat是开通所述双向晶闸管Thtri的门极驱动逻辑电平信号； 设置一个检测周期T_test ； 包括步骤: 步骤10:接通总电源，所述微处理器MCU初始化； 步骤20:在检测周期T_test内，检测Uv的边缘是否反转，获得电动机动力电源电压Vnet的周期Tpow ； 步骤30:在Uv信号的反转时刻，微处理器MCU检测Un/s信号是否与Uv信号匹配即所述Un/s信号与Uv信号正好对应为同相，或者正好对应为异相；若Un/s信号与Uv信号匹配，则开启定子励磁绕组驱动双向晶闸管的驱动信号Ugat ； 步骤40:在Ugat开启之后，延时Tpow/4后，微处理器MCU关闭Ugat。步骤20之后，步骤30之前包括步骤21:将方波信号Uv相位时移0~ π / 2，获得相位提前的同频虚拟信号Ush,在虚拟信号Ush的反转时刻,记录Un/s的值Hall_delay ； 步骤30中，在检测Un/s信号是否与Uv信号匹配的时候，使用的是时移的Ush信号值即 Hall_delay 值。为了调节转速，设转子的实测转动频率为F_r0t0r_teSt，转子的控制目标转动频率为F_rotor_set,预设转动频率F_rotor_set的初始设定值,步骤20或者步骤21之后,步骤30之前包括步骤23与步骤24: 步骤23:检测Un/s信号，获得转子的转动频率F_rotor_test ； 步骤 24:比较 F_rotor_test 与 F_rotor_set 的差距； 步骤30之后包括步骤31,若F_rotor_test高于F_rotor_set,不输出或者减少Ugat输出的个数。为了精确的控制转速，同时在控制过程中，转速变化过程平滑，设置控制周期为τ_control,步骤31之后，步骤40之前包括: 步骤32，在控制周期T_control内，统计输出驱动信号Ugat的个数； 步骤33，判断转子的速度是否高于预设，如果高于预设，逐步减小一个控制周期T_control内输出驱动信号Ugat的个数； 步骤34，判断转子的速度是否高于预设，如果低于预设，逐步增加控制周期T_Contix)l内输出驱动信号Ugat的个数； 在控制周期T_control内，在时间上均匀的输出所述驱动信号Ugat。为了输入控制指令，步骤21之后步骤23之前，还包括步骤22， 步骤22:获取外部控制指令，外部控制指令包括增加转速、减小转速或停止转动的步骤；如果所述外部指令为增加转速，按照预设递增步进增大F_rotor_Set ;如果所述外部指令为减小转速，按照预设递增步进减小F_rotor_Set ;如果所述外部指令为停止转动，停止驱动信号Ugat的输出。一种小、微型单相永磁体转子电动机稳定运行的控制装置，包括:电源输入模块(100)、交流电源极性检测模块(500)、直流稳压电源模块(200)、永磁体转子磁场极性检测模块(400)、控制模块￠00)、定子激励绕组功率驱动模块(700)； 电源输入模块(100),提供外部交流电的输入； 交流电源极性检测模块(500)、与电源输入模块(100)电连接，包括放大整形电路，将输入交流正弦波整形为与所述正弦波同周期的方波Uv ； 直流稳压电源模块(200)、与电源输入模块电连接，包括半波整形或者全波整形电路，将输入交流正弦波整形直流，为其他直流电路提供直流电源；永磁体转子磁场极性检测模块(400)，包括用于检测直流电机转子转动过程极性变化的转子磁极极性传感器Sn/s，输出判断转子磁场极性是N极还是S极的方波信号Un/s ；控制模块，包括微处理器，与永磁体转子磁场极性检测模块和交流电源极性检测模块电信号连接，输入方波Uv信号与方波信号Un/s,向定子激励绕组功率驱动模块输出驱动信号 Ugat ； 定子激励绕组功率驱动模块，包括定子励磁绕组驱动双向晶闸管，所述驱动信号Ugat控制所述双向晶闸管； 所述控制模块，周期性检测所述方波Uv信号，获得方波Uv信号的突变边沿时间，获得所述交流电源的周期；所述控制模块，在方波Uv信号的突变时刻，检查Un/s信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小、微型单相永磁体转子电动机稳定运行的软件控制方法，其特征在于，基于以下硬件： 单相两极永磁体转子电动机Msyn； 接通或关断所述电动机动力电源的双向晶闸管Thtri； 单片微处理器MCU； 转子磁极极性传感器Sn/s，设置在所述电动机Msyn定子‑转子空气隙定子侧的给定位置，以时钟钟面共轴线地覆于所述定子‑转子横断面上，以定子俩磁极相邻两对极靴间空隙中心线为时钟12点和6点钟，该传感器Sn/s位于11~12点或5~6点钟之间，抑或是1~2点或6~7点钟之间； 同时并定义以下各符号所代表的物理量： Un/s是转子磁极极性传感器Sn/s输出到单片微处理器MCU的转子磁极极性逻辑电平信号；并设定Un/s=1为转子N极转至此处，反之， Un/s=0为转子S极转至此处； Uv是所述电动机动力电源电压Vnet的逻辑电平信号,同时设定Uv=1代表该电压源Vnet的瞬时值大于零, 反之，信号Uv=0则代表该电压源Vnet的瞬时值小于零； Uv通过动力电源电压Vnet整形获得，其周期即为电源周期Tpow；Ugat是开通所述双向晶闸管Thtri的门极驱动逻辑电平信号；设置一个检测周期T_test； 包括步骤： 步骤10：接通总电源，所述微处理器MCU初始化； 步骤20：在检测周期T_test内，检测Uv的边缘是否反转，获得电动机动力电源电压Vnet的周期Tpow； 步骤30：在Uv信号的反转时刻，微处理器MCU检测所述的Un/s信号是否与Uv信号匹配即所述Un/s信号与Uv信号正好对应为同相，或者正好对应为异相；若Un/s信号与Uv信号匹配，则开启定子励磁绕组驱动双向晶闸管的驱动信号Ugat； 步骤40：在Ugat开启之后，延时Tpow/4后，微处理器MCU关闭Ugat。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞宏，
申请(专利权)人：刘飞宏，
类型：发明
国别省市：广东;44
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