一种直流永磁有刷电机恒速控制方法技术

本发明专利技术涉及一种直流永磁有刷电机恒速控制方法，包括单片机和电机，所述电机的正极连接有开关管、驱动模块和电压采样模块，所述开关管连接所述驱动模块，所述驱动模块和所述电压采样模块均与所述单片机连接，所述单片机连接面板电位器，所述单片机内部设置有PWM模块和A/D模块；该方法使用所述单片机产生PWM并利用PWM死区时间对所述电机的电压进行采样，经所述A/D模块转换后与所述面板电位器的给定值进行比较，经所述单片机内部程序计算后，控制所述电机恒速运转。利用PWM的死区时间对电机电压进行采样，避免传统反馈信号中有驱动电压的成分；可以在很宽的速度范围内实现电机恒速运转，低速状态下的效果尤其出色。

【技术实现步骤摘要】
一种直流永磁有刷电机恒速控制方法
本专利技术涉及电机的驱动与控制领域，具体是一种直流永磁有刷电机恒速控制方法。
技术介绍
直流永磁有刷电机是一种广泛使用的电机，其结构简单、体积小、效率高、使用方便、价格低廉。众所周知，对于直流永磁有刷电机而言，在其随惯性运转时，就相当于是一个发电机，在其结构常数K一定的情况下，发电的电压与电机转速成一定的比例关系。在对转速恒定有要求的场合，一般会在控制电路中引入电机电压反馈，但是这个电压信号的采样点是与电机的驱动电压在一起的，单纯地引入这个信号作为转速反馈是不合理的，所以，这种电机恒速控制方法的效果不是很理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了解决上述问题，本专利技术提供一种直流永磁有刷电机恒速控制方法，利用PWM的死区时间对电机电压进行采样，可以在很宽的速度范围内实现恒速运转，低速状态下的效果尤其出色。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供的一种直流永磁有刷电机恒速控制方法，包括单片机U1和电机，所述电机的正极连接有开关管、驱动模块和电压采样模块，所述开关管连接所述驱动模块，所述驱动模块和所述电压采样模块均与所述单片机U1连接，所述单片机U1连接面板电位器RP1，所述单片机U1内部设置有PWM模块和A/D模块；该方法使用所述单片机U1产生PWM并利用PWM死区时间对所述电机的电压进行采样，经所述A/D模块转换后与所述面板电位器RP1的给定值进行比较，经所述单片机U1内部程序计算后，控制所述电机恒速运转。工作原理：采用PWM方式来控制直流永磁有刷电机，为了能采样所述电机的电压信号，所述开关管连接在所述电机的正极，同时也在所述电机的正极采样电压信号。只有当所述单片机U1检测到PWM占空比结束时产生中断信号给所述开关管使得所述开关管中断，所述单片机U1才读取反馈电压信号。这时的反馈信号真实地反映了此时所述电机的转速，用这个信号与给定信号进行比较计算，控制PWM的占空比，这样就可以很好地控制所述电机进行恒速运转。进一步，所述PWM模块的周期与所述A/D模块的转换周期相等，保证了采样时间点的准确；所述PWM模块的PWM死区时间大于所述A/D模块的转换周期，保证采样数据的准确。进一步，所述电机的负极连接毫欧级的采样电阻R5，所述采样电阻R5接地；所述采样电阻R5不仅可以用来进行所述电机的电流采样，而且限制所述电机的电流最大值。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种直流永磁有刷电机恒速控制方法，利用PWM的死区时间对电机电压进行采样，避免传统反馈信号中有驱动电压的成分；这种控制方法可以在很宽的速度范围内实现电机恒速运转，低速状态下的效果尤其出色；目前，这种控制方法已大量应用于氩弧焊送丝电机的控制，取得了很好的效果。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的电路原理图。图2是本专利技术的采样点与PWM的关系图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示，本专利技术提供的一种直流永磁有刷电机恒速控制方法，包括单片机U1和电机，所述单片机U1为8位中档单片机，不妨选择51系列，其型号不妨为STC89C52RC；所述电机的正极连接有开关管、驱动模块和电压采样模块，所述开关管连接所述驱动模块，所述驱动模块和所述电压采样模块均与所述单片机U1连接，所述电压采样模块为R2、R3对电机电压进行分压，经C4滤波后进入所述单片机U1；所述单片机U1连接面板电位器RP1，所述单片机U1内部设置有PWM模块和A/D模块；该方法使用所述单片机U1产生PWM并利用PWM死区时间对所述电机的电压进行采样，经所述A/D模块转换后与所述面板电位器RP1的给定值进行比较，经所述单片机U1内部程序计算后，控制所述电机恒速运转。所述单片机U1的运行分为主函数部分和中断函数部分，其中主函数的工作步骤如下：S1、初始化，在这一步骤中，除了通常的GPIO设置以外，最重要的是PWM设置、A/D设置和中断设置，PWM设置时，频率不宜太高，取1K至2K即可，要设定最大占空比不大于90％，以留出足够的死区时间执行反馈采样程序；A/D设置时，转换速度要足够快，能在10％的PWM周期内执行完整个转换过程。中断设置两个中断源：定时器溢出中断和PWM占空比结束中断。其中，定时器溢出中断周期与PWM周期相同，初始化完成后，这两个周期定时器同时清零以实现反馈采样的同步。S2、外部信号的检测与更新，在这一步骤中，单片机不断地从所述面板电位器RP1中读取给定电压值，保存备用。如果根据不同的工况还要检测其它外部信号，例如：启动/停止信号、过热保护信号、供电异常信号等等，也可以在此步骤中完成。S3、数据的比较与计算，在这一步骤中，单片机对采集到的电流、电压信号进行分析计算，具体方法为：当电流小于5A时(这个数据是针对氩弧焊送丝电机而言的，若是用在其它场合，视不同的工况而定)，忽略电流信号。若电流大于5A时，则减小PWM占空比，减小的方式可以用常规的PID算法，也可以简单的每个周期等差递减，例如：一次递减全脉宽的5％或10％。对于电压的比较计算只有在电流小于5A时才进行，将采集到的反馈电压与给定电压进行比较，若给定电压大于反馈电压，则增大PWM占空比；反之，则减小占空比。增大或减小的方式用等差递减法比较好，这种算法比PID更能保持电机的稳定运转。S4、执行计算结果，在这一步骤中，单片机用步骤3中所计算得到的新的PWM占空比数据去更新老的数据，然后装入PWM的占空比寄存器中，在下一周期执行新的占空比。在中断函数中单片机的工作是采样电压和电流的反馈信号，采样点与PWM的关系见图2。定时器溢出的中断源指向电流采样函数；而PWM占空比结束的中断源则指向电压采样函数。这样可以保证电流采样得到电流的峰值，而电压采样可以得到单纯的电机转速信号。这两个采样函数大体相同，开头都会有一个延时程序，对于电流采样来说，这个延时能让电流有足够的上升时间；对于电压采样来说，这个延时可以避开电机的续流电流，使采样更准确。采样函数的主体是一个A/D转换函数，这个是一个标准函数。如图2所示，所述PWM模块的周期与所述A/D模块的转换周期相等，保证了采样时间点的准确；所述PWM模块的PWM死区时间大于所述A/D模块的转换周期，保证采样数据的准确。如图1所示，所述电机的负极连接毫欧级的采样电阻R5，所述采样电阻R5接地；所述采样电阻R5不仅可以用来进行所述电机的电流采样，而且限制所述电机的电流最大值。本专利技术提供的一种直流永磁有刷电机恒速控制方法，利用PWM的死区时间对电机电压进行采样，避免传统反馈信号中有驱动电压的成分；这种控制方法可以在很宽的速度范围内实现电机恒速运转，低速状态下的效果尤其出色；目前，这种控制方法已大量应用于氩弧焊送丝电机的控制，取得了很好的效果。以上述依据本专利技术的理想实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流永磁有刷电机恒速控制方法，其特征在于：包括单片机U1和电机，所述电机的正极连接有开关管、驱动模块和电压采样模块，所述开关管连接所述驱动模块，所述驱动模块和所述电压采样模块均与所述单片机U1连接，所述单片机U1连接面板电位器RP1，所述单片机U1内部设置有PWM模块和A/D模块；/n该方法使用所述单片机U1产生PWM并利用PWM死区时间对所述电机的电压进行采样，经所述A/D模块转换后与所述面板电位器RP1的给定值进行比较，经所述单片机U1内部程序计算后，控制所述电机恒速运转。/n

【技术特征摘要】
1.一种直流永磁有刷电机恒速控制方法，其特征在于：包括单片机U1和电机，所述电机的正极连接有开关管、驱动模块和电压采样模块，所述开关管连接所述驱动模块，所述驱动模块和所述电压采样模块均与所述单片机U1连接，所述单片机U1连接面板电位器RP1，所述单片机U1内部设置有PWM模块和A/D模块；
该方法使用所述单片机U1产生PWM并利用PWM死区时间对所述电机的电压进行采样，经所述A/D模块转换后与所述面板电位器RP1的给定...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨京华，钱俊华，涂有波，
申请(专利权)人：常州九圣焊割设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32