[發(fā)明專利]基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410363883.2
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104289489B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳偉
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇美達五金工具有限公司
• 主分類號: B08B13/00
• 分類號: B08B13/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：包括

電源控制模塊，用于外接交流電源，并經(jīng)EMI濾波、整流、功率因素補償后輸出直流電壓；

IPM驅(qū)動模塊，用于控制三相無刷直流電機的轉(zhuǎn)速；

三相無刷直流電機，用于輸出動力給高壓水泵；

所述電源控制模塊輸出高壓直流電壓供給IPM驅(qū)動模塊，所述IPM驅(qū)動模塊控制三相無刷直流電機輸出動力給高壓水泵。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述電源控制模塊包括依次連接的EMI濾波電路、全橋整流電路、PFC電路，所述EMI濾波電路外接交流電源，所述PFC電路包括升壓電感L1、升壓二極管D1、場效應管T1、PFC控制芯片IC1，所述全橋整流電路的正輸出端與升壓電感L1的一端相連接，升壓電感L1的另一端與場效應管T1的漏極、升壓二極管D1的正極共同連接，所述場效應管T1的源極與全橋整流電路的負輸出端，所述場效應管T1的柵極與PFC控制芯片IC1的反饋端相連接，所述升壓二極管D1的負極還串聯(lián)有電阻R1、R2，所述電阻R1、R2連接處與PFC控制芯片IC1的輸入端相連接，所述升壓二極管D1的負極作為電源控制模塊正輸入端與IPM驅(qū)動模塊的電源輸入端相連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述場效應管T1為MOS管或結型場效應管。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述IPM驅(qū)動模塊包括單片機IC2、IPM模塊、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路，所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的輸出端與單片機IC2的信號輸入端相連接，所述IPM模塊包括相連接的驅(qū)動保護電路、六個IGBT構成的三相電機功率驅(qū)動電路，所述單片機IC2的驅(qū)動信號輸出端與驅(qū)動保護電路的輸入點相連接，所述驅(qū)動保護電路的保護端口與單片機IC2的保護控制信號輸入端相連接，所述電源控制模塊正輸入端與三相電機功率驅(qū)動電路電源端相連接，所述三相電機功率驅(qū)動電路設有三路輸出端，分別與三相無刷直流電機的三相輸入端相連接。

5.根據(jù)權利要求1或4所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述三相無刷直流電機上設有第一溫度傳感器RT1，所述IPM驅(qū)動模塊還包括第二溫度傳感器RT2，所述第一溫度傳感器RT1、第二溫度傳感器RT2的輸出端與單片機IC2相連接。

6.根據(jù)權利要求1或4所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路為數(shù)字編碼器RP。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述三相無刷直流電機任意兩相的輸入端設有反饋電阻RP1、RP2，并分別與單片機IC2的兩路電流反饋端相連接。

8.根據(jù)權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述升壓二極管D1的負極、全橋整流電路的負輸出端之間還設有極性濾波電容C1，所述性濾波電容C1的正極與升壓二極管D1的負極相連接。

9.根據(jù)權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述電源控制模塊輸出的直流電壓為400V。

10.根據(jù)權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：還包括輔助電源，所述輔助電源連接在全橋整流電路的輸入端，為AC-DC反激降壓式開關電源。

11.根據(jù)權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述EMI濾波電路外接交流電源的負輸入端處設有采樣電感L2，并通過發(fā)光二極管D2與單片機IC2相連接。

12.根據(jù)權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：所述PFC電路的功率因數(shù)不低于99%。

13.基于權利要求1所述的基于無刷直流電機的高壓清洗機驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟（1），調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的輸出，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路將給定轉(zhuǎn)速變換為速度控制信號VS輸送給單片機IC2內(nèi)的速度輸入模塊；

步驟（2），速度輸入模塊將速度控制信號VS轉(zhuǎn)換為輸入轉(zhuǎn)速NI輸送給單片機IC2內(nèi)的誤差檢測模塊；

步驟（3），誤差檢測模塊，輸入轉(zhuǎn)速NI和當前轉(zhuǎn)速NO的誤差ΔN=NI-NO，輸送給單片機IC2內(nèi)的控制參數(shù)生成模塊；

步驟（4），控制參數(shù)生成模塊依據(jù)誤差ΔN，通過PID調(diào)節(jié)算法，計算出正弦波驅(qū)動電流的頻率F、幅值Am，并輸送給單片機IC2內(nèi)的驅(qū)動算法模塊；

步驟（5），驅(qū)動算法模塊，依據(jù)正弦波驅(qū)動電流的頻率F、幅值Am和轉(zhuǎn)子當前位置θ，按180度正弦波驅(qū)動無位置傳感器直流無刷電機控制算法，計算出IPM驅(qū)動模塊中各IGBT的開關時序Psi、通斷時間Tsi；?

步驟（6），根據(jù)各IGBT的開關時序Psi、通斷時間Tsi，控制IPM驅(qū)動模塊中的各IGBT的導通順序和時間，IPM驅(qū)動模塊合成輸出三相正弦波電流輸出給三相無刷直流電機,?驅(qū)動三相無刷直流電機運轉(zhuǎn)；

步驟（7），單片機IC2檢測三相無刷直流電的相電流IP1、IP2輸送給單片機IC2內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速計算模塊，轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速計算模塊根據(jù)相電流IP1、IP2，計算出三相無刷直流電機的轉(zhuǎn)子當前位置θ和當前轉(zhuǎn)速NO，并將轉(zhuǎn)子當前位置θ輸送給驅(qū)動算法模塊，當前轉(zhuǎn)速NO輸送給誤差檢測模塊，形成控制閉環(huán)；

步驟（8），重復步驟（4）-步驟（7），直到誤差ΔN=0，使三相無刷直流電機當前轉(zhuǎn)速NO與輸入轉(zhuǎn)速NI的轉(zhuǎn)速相同。