稀土永磁无刷直流电冰箱电动机控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种稀土永磁无刷直流电冰箱电动机控制系统。本发明专利技术提供的这种控制系统主要由保护部分，执行部分和逻辑电源三部分组成。本系统能控制电动机起动、运行、保护、恢复利用本控制系统控制的电动机本体能发挥最高的能力指标，经对实施例做的实际考核数据证明，整个系统的实际运行效率可达到８６％左右，功率因数为０．１，起动电流冲击倍数小于４倍（实际上值）＜３Ａ。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无刷直流电动机控制系统，尤其适用于稀土永磁无刷直流电冰箱电动机。目前，未见到有关稀土永磁无刷直流电冰箱电动机控制系统的文献报道和产品。本专利技术的目的在于提供一种性能优异的稀土永磁无刷直流电冰箱电动机的控制系统，主要由保护部分，执行部分和逻辑电源三部分组成。本系统能可靠地控制电动机起动、运行、保护、恢复，使电动机运行在高效率、高功率因数的状态。本专利技术是采取以下技术方案：整个控制系统分为三个主要单元，实现保护电流、电压过载时的控制保护单元（2）;控制相位及换向的系统功率操作单元（3）;供给系统的电源单元（1）。控制保护单元（2）是由四个单元组成：用于电动机起动缓冲的起动限流单元（6）;用于对起动限流（6）操作的起动控制单元（11）;用于对电动机和控制系统执行电源异常保护的电压保护单元（7）;用于对电源电压保护单元（7）操作的电压保护控制单元（12）。系统功率操作单元（3）是由四个单元组成：用于对电动机中的位置传感器（16）的输出信号进行相位调整的相位校正单元（15）;由大功率开关晶体管（GTR）构成的，并控制电机绕组（10）的功率开关单元（9）;用于对换向进行调节的换向调节单元（13）;用于对功率开关单元（9）执行激励控制的换向控制单元（14）。电源系统为整个控制系统提供了三种电源：交流市电220V、50Hz（5）;用于对整个控制系统供电的控制电源单元（17）;用于交-直流电源转换的交直流转换单元（8）。本控制系统的工作过程是：由交流电源单元（5）供给电机220V、50Hz市电，控制电源系统（17）为系统提供5V，9V的工作电源;交直流转换单元（8）主要提供2V，5V，2.7V的工作电源。当系统通电后，起动限流（6）与转-->子特征位置传感器（16）首先动作，起动控制（11）工作在软起动区，起动限流（6）将电枢绕组（10）电流限制在要求的范围内，位置传感器（16）向相位校正单元（15）送出转子在起动开始前的位置信号，换向控制单元（14）接到相位校正（15）单元送出的信号后对功率开关（9）发出导通命令，接下去电机在主磁场下面的绕组得到馈电，电动机开始由静止转入起动。当转子旋转时，传感器激磁磁钢同轴旋转，霍尔开关集成电路则敏感到转子特征位置，发出一系列逻辑信号，通过信号电缆传送到相位校正单元（15），电动机便周而复始地旋转下去。在系统上电后大约2-3秒钟，起动控制单元（11）转入正常工作区，电枢绕组限流过程便告结束，如果从此后电机不出现意外情况，电机便一直工作下去，直至电冰箱温控器发出停机信号时电机的运行才结束。如果在电机起动时电网电压超出系统要求的范围，电机将自动关闭，直至电网电压恢复正常。附图说明：图1、原理框图图2、系统框图图3、实施例线路图1-系统电源单元  2-控制保护单元  3-系统功率操作单元4-电机本体  5-交流电源单元  6-起动限流单元7-电压保护单元  8-交直流转换单元  9-功率开关单元10-电机电枢绕组  11-起动控制单元  12-电压控制单元13-换向调节单元  14-换向控制单元  15-相位校正单元16-电机中特征位置传感器现结合实施例（附图）对本专利技术作进一步的描述：本实施例是一种用于电冰箱的稀土永磁无刷直流电动机的控制系统，直接使用市电220V，50Hz，电动机本体与被其拖动的制冷压缩机机体同轴，并一道装置于一个封闭的压缩机钢壳内，控制系统单独放置于压缩机钢壳外部，两者通过电缆相联结。该控制系统的具体组成是：（各元件值见附表）起动控制（11）和起动限流（6）由运算放大器A4，晶体管T4，继电器J1、电容器C1、C5、C6、二极管D10、D11、电位器W1和电阻R7、R8、R10组-->成。运算放大器作为电压比较器用，系统上电后，运算放大器输入端V+、V-分别受控于C5和电位器W1，在软起动区内V+小于V-，运算放大器输出“0”电平，T4不动作，J1开启。在大约2-3秒时，V+与V-相等，运算放大器翻转，输出“1”电平，T4动作，J1闭合，此后V+一直大于V-，起动控制单元进入到正常工作区。电压保护（7）和电压控制（12）由运算放大器A1、A2、A3，晶体管T5，继电器J2，电容器C8、C7，二极管D12、D13、D14、D15和稳压二极管WY1，电阻R9、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21，电位器W2、W3组成。运算放大器A1、A2作为电压比较器使用，WY1提供欠电保护基准电平，D13、D14和R17组成单向门电路，A3是倒相开环放大器，在系统输入电压在正常范围内（165V-242V），运算放大器A1输出“0”，放大器A2输出“1”，T5不动作，J2闭合状态。当系统输入电压超出电压保护上限（242V）时，A2发生翻转，A3输出“1”，T5动作，J2吸合后逞开启状态，系统主电源被切除，直到电源电压恢复到电压保护上限242V-△V后，系统自动恢复正常供电。当系统输入电压超出电压保护下限（165V）时，A1发生翻转，继而A2、A3发生翻转，T5动作，J2吸合逞开启状态，系统主电源也被切除，直到电源电压恢复到电压保护下限165V+△V后，系统自动恢复正常供电。电压保护部分的电压检测点是C8的正极性点。R16、R18分别控制着上限和下限的电压保护死区宽度。R15是协调电压保护与软起动限流工作的。W2、W3是电压上限、下限的调节电位器。功率开关（9）、换向控制（14）、相位校正（15）和换向调节（13）由霍尔集成开关电路HD1、HD2、HD3，NB702A相位调节器，晶体管T6、T7、T8、T1、T2、T3;NB827C换向调节器;二极管D5、D6、D7，电流互感器M1、M2、M3，电压敏感电阻RN，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6组成。其中NB702A是一块8端厚膜电路，NB827C是一块10端厚膜电路。霍尔集成开关电路HD1处于传感器N极磁场的作用下，输出一个4V的电压信号，该信号送到NB702A的R1输入端，经相位调整后由H1输出端送出约2.1V的激励电压，T8立即处于饱和导通状态，T8的这个变化被M3感应后送入NB827C的P3端（10脚），同时D7导通，T3导通，C相绕组被接到系统和主电源上，C相电流在磁场中产生电磁功率，电机旋转并做功。同样-->的HD2控制了B相绕组馈电，HD3控制了A相绕组馈电。D5、D6、D7是用来阻止T1、T2、T3的反向基极电流，RN是用来吸收电机起动瞬间功率开关的电压毛刺，NB827C对T1、T2、T3的调节作用是通过Q1、2、3输出端实现的。使用NB702A是为了消除起动死点，提高运行效率。而使用NB827C是为了吸收换向过程中，电机绕组的电压能量，防止T1、T2、T3进入电压击穿区域。系统的主电源（5）由整流二极管D1、D2、D3、D4和高压电解C2组成，电压纹波率＜6%，供电机绕组用。系统控制电源（17）分别由变压器B-1-1，整流二极管D8、D9，电解电容C3，电容D4，集成稳压器7805和变压器B-1-2，整流二极管D16、D17，电解电容C9组成，供系统中运算放大器，功率予放管T6、T7、T8，相位调节器NB702A，换向调节器NB827C，霍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有于稀土永磁无刷直流电冰箱电动机的控制系统，其特征在于由实现保护电流、电压过载的控制保护单元（２）、控制电动机（４）的相位及换向的系统功率操作单元（３）和供给整个系统的电源单元（１）组成。

【技术特征摘要】
1、一种用于稀土永磁无刷直流电冰箱电动机的控制系统，其特征在于由实现保护电流、电压过载的控制保护单元(2)、控制电动机(4)的相位及换向的系统功率操作单元(3)和供给整个系统的电源单元(1)组成。2、如权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电冰箱电动机的控制系统，其特征在于控制保护单元（3）由用于电动机起动缓冲的起动限流单元（6），用于对起动限流（6）操作的起动控制单元（11），用于对电动机和控制系统执行电源电压异常保护的电压保护单元（7）和用于对电源电压保护单元（7）操作的电压保护控制单元（12）组成。3、如权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电冰箱电动机的控制系统，其特征在于系统功率操作单元（3）是由用于对电动机中的位置传感器（16）的输出信号进行相位调整的相位校正单元（15），用于控制电动机绕组（10）的功率开关单元（9），用于对换向进行调节的换向调节单元（13）和用于对功率开关单元（9）执行激励控制的换向控制单元（14）组成。4、如权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电冰箱电动机的控制系统，其特征在于电源单元（1）是由提供220V、50Hz的交流电源（5），提供控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙德全，季小尹，李钟明，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]