[實用新型]一種基于相電流截止角的直流無刷電機的高效控制裝置

有效

• 申請號: 201220159336.9
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN202550947U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 壽金喬;王海兵;張政毓
• 申請（專利權）人: 杭州銳方科技有限公司
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00;H02P6/08;H02H7/085
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 魯秦

技術領域

本實用新型涉及直流無刷電機控制領域，尤其是一種基于相電流截止角的直流無刷電機的高效控制裝置。

背景技術

永磁直流無刷電機在小功率段(500W以下)與普通的電容啟動的單相異步電機相比，具有獨特的優勢。特別是在電能轉換成機械能的效率方面，電容啟動的單相異步電機的工作效率一般都低于60％，且由于其固有特性，想要提高效率幾乎不太現實，而永磁直流無刷電機的工作效率至少在80％以上。雖然在電機的制造成本方面，永磁直流無刷電機要高于電容啟動的單相異步電機2到4倍，且永磁直流無刷電機還必須要有配套的控制器才能正常工作，但正是由于控制器以及永磁直流無刷電機本身的機械特性，使得永磁直流無刷電機具有很高的可控制性，可適用于各種不同的工作環境。

目前永磁直流無刷電機控制器大多采用互差120度的方波信號來驅動，對于運行電流基本不加控制，只是用來做相應的保護使用，例如永磁直流無刷電機的過流、堵轉、過載等等。但由于直流無刷電機內的繞組都是呈感性的，所以勢必會使功率因素降低，從而導致無功功率的增大。

由于電機線圈都是感性的，當電流通過感性器件后，電壓的相位角和電流的相位角就會存在不同程度的偏差，這個相位偏差角越大，那么同樣的視在功率中無功功率就會變大有功功率就會變小。

發明內容

本實用新型要解決上述現有技術的缺點，提供一種通過控制電流和電壓之間的相位角來降低無功功率的基于相電流截止角的直流無刷電機的高效控制裝置。

本實用新型解決其技術問題采用的技術方案：這種基于相電流截止角的直流無刷電機的高效控制裝置，包括中央處理器，中央處理器的輸出端通過上橋臂驅動和下橋臂驅動與永磁直流無刷電機連接，中央處理器的輸入端連有速度設定模塊和永磁直流無刷電機。

作為優選，所述中央處理器為8位，且內部含有如下外設：10位AD轉換器、6路自帶死區功能的互補PWM輸出。

作為優選，該裝置包含給控制板上所有的弱電模塊供電的電源模塊。

作為優選，中央處理器還連有采集串接在每一相上的電阻兩端電壓的電流放大電路，電流放大電路中包含的電流比較單元的輸出與中央處理器的中斷口連接。

實用新型有益的效果是：本實用新型通過控制算法能將電機的效率再提高一個等級，減小了電機的發熱量，而且硬件成本不需要增加。在同樣的輸出功率下，由于無功功率的減小，無功電流也隨之下降，因此電機的線圈的線徑能相應的減小，為電機降成本提供了一個很好的平臺。由于提高了電機的效率，給用戶帶來的直接效益就是使用費用大幅度的降低。

附圖說明

圖1是本實用新型整體原理方框示意圖；

圖2是本實用新型軟件原理方框示意圖；

圖3是本實用新型上橋臂自舉電路原理圖；

圖4是本實用新型軟件主函數流程圖；

圖5是本實用新型過流中斷流程圖；

圖6是本實用新型霍爾捕獲中斷流程圖；

附圖標記說明：中央處理器1，上橋臂驅動2，下橋臂驅動3，電流放大電路4，永磁直流無刷電機7，速度設定模塊8，電源模塊9。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

實施例：如圖1所示，這種基于相電流截止角的直流無刷電機的高效控制裝置，包括中央處理器1，中央處理器1為8位，且內部含有如下外設：10位AD轉換器、6路自帶死區功能的互補PWM輸出。中央處理器1共包含有6路數字量輸出、4路模擬量輸入、4路數字量輸入。6路數字量包括：上橋臂三路PWM波和下橋臂三路PWM波，分別輸出到了上橋臂驅動2和下橋臂驅動3；4路模擬量輸入包括：1路用于速度設定，與速度設定模塊8連接，其余3路分別用于3個相電流的采集，與電流放大電路4連接；4路數字量輸入包括：1路過流中斷，與電流放大電路4，3路霍爾信號，與永磁直流無刷電機7連接。上橋臂驅動2電路中主要包含有自舉電路，在下橋臂導通時，對自舉電路充電，在下橋臂關斷后，上橋臂的驅動電壓就利用存儲在自舉電容中的電荷產生，如圖3。而下橋臂驅動3電路的作用就是放大驅動電流，使功率管的關斷和打開時間縮短。裝置中包含給控制板上所有的弱電模塊供電的電源模塊9。

所述電流放大電路4，該電路通過采集串接在每一相上的電阻兩端的電壓，經過相應的信號變送后，送入中央處理器1的AD轉換端。同時該電路中還包含有電流比較單元，其輸出直接連接到中央處理器1的中斷口，當永磁直流無刷電機發生過流時，比較器就會產生一個下跳變出觸發中央處理器1的中斷，如圖5。