[發(fā)明專利]一種智能型超低能耗增氧機及其控制方法

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• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107361009A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞賀文;李清濤;俞敏杰
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫雙能達科技有限公司
• 主分類號: A01K63/04
• 分類號: A01K63/04
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11411
• 代理人: 王俊

1.一種智能型超低能耗增氧機，包括葉輪，驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動的直流無刷電機，以及為增氧機提供浮力的浮體；其特征在于，所述直流無刷電機由設(shè)置的控制器控制工作；其中，所述控制器與無刷電機之間設(shè)置有連接法蘭，所述連接法蘭包括設(shè)置在上部的固定平臺、設(shè)置在中部的連接體和設(shè)置在下部的安裝槽，所述連接體內(nèi)部設(shè)置有安裝腔體；所述安裝腔體上部與所述固定平臺連通，下部通過階梯孔與所述安裝槽連通；其中，所述控制器包括供電電路、MCU逆變控制驅(qū)動電路以及無傳感檢測電路；所述供電電路給所述MCU逆變控制驅(qū)動電路供電，并通過所述MCU逆變控制驅(qū)動電路驅(qū)動直流無刷電機工作；所述無傳感檢測電路通過對所述直流無刷電機的工作電壓以及工作電流進行檢測，并將檢測結(jié)果發(fā)送給所述MCU逆變控制驅(qū)動電路，由所述MCU逆變控制驅(qū)動電路根據(jù)位置檢測中點法和ADC采樣法來確定反電動勢過零點，進而再延遲轉(zhuǎn)子30°電角度來確定電機的換相時刻，以驅(qū)動直流無刷電機進行緩慢加速直至達到預(yù)定轉(zhuǎn)速。

2.如權(quán)利要求1所述的一種智能型超低能耗增氧機，其特征在于，所述供電電路包括工頻變壓器、高壓濾波電路、低壓濾波整流電路和高壓直流電源；所述MCU逆變控制驅(qū)動電路包括MCU芯片、驅(qū)動電路和逆變電路；所述無傳感檢測電路包括電流采集模塊、電壓采集模塊和反電動勢過零檢測模塊；其中，所述高壓濾波電路的輸出端與電容預(yù)充電路連接，所述電容預(yù)充電路的輸出端與高壓直流電源連接，所述高壓直流電源的輸出端與與逆變電路連接，所述逆變電路的輸出端與直流無刷電機連接；所述工頻變壓器的輸出端與低壓濾波整流電路連接，所述低壓濾波整流電路的輸出端分別與MCU芯片以及驅(qū)動電路連接；所述反電動勢過零檢測模塊的輸入端分別通過電流采集模塊和電壓采集模塊與直流無刷電機連接，所述反電動勢過零檢測模塊的輸出端與所述MUC芯片連接。

3.如權(quán)利要求2所述的一種智能型超低能耗增氧機，其特征在于，所述電容預(yù)充電路由電阻、繼電器和電容組成，所述電容在充電的瞬間相當于斷路，當電源接通后首先通過電阻對電容進行充電，當電容的電壓達到預(yù)充值后MCU發(fā)送指令控制繼電器閉合。

4.如權(quán)利要求2所述的一種智能型超低能耗增氧機,其特征在于，所述逆變電路包括一個帶有六個開關(guān)管的IGBT功率驅(qū)動部件，該IGBT功率驅(qū)動部件分為三組開關(guān)管并構(gòu)成三相橋，每組開關(guān)管又分為上管和下管，每組開關(guān)管中間引出抽頭，構(gòu)成U-V-W三相動力，并與直流無刷電機的三相繞組相連接。

5.如權(quán)利要求2所述的一種智能型超低能耗增氧機，其特征在于，還包括電壓檢測電路，其輸入端與電容預(yù)充電路連接，其輸出端與MCU芯片連接。

6.如權(quán)利要求2所述的一種智能型超低能耗增氧機，其特征在于，還包括用于對直流無刷電機進行過載保護的保護模塊，其信號輸入端分別與驅(qū)動電路和逆變電路連接，其信號輸出端與MCU芯片連接。

7.如權(quán)利要求2所述的一種智能型超低能耗增氧機，其特征在于，還包括通信模塊，其輸入端與所述MCU芯片連接，其輸出端與外部控制終端連接。

8.如權(quán)利要求2所述的一種智能型超低能耗增氧機,其特征在于，所述固定平臺上設(shè)置有上部環(huán)形密封槽，所述安裝槽上設(shè)置有下部環(huán)形密封槽。

9.如權(quán)利要求8所述的一種智能型超低能耗增氧機,其特征在于，所述連接體的外周形成有三個大小相同、且呈三角狀分布的浮體安裝面。

10.一種智能型超低能增氧機控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步，系統(tǒng)初始化的步驟：系統(tǒng)通電，使控制器的各個模塊完成上電動作，為控制器的后續(xù)動作完成準備工作；

第二步，初始轉(zhuǎn)子定位的步驟：無傳感檢測電路在檢測電壓過程中保持直流母線電壓恒定，然后依次施加六個檢測基本電壓矢量，同時采集直流母線電流最大的峰值，對應(yīng)的檢測電壓矢量所在區(qū)間即轉(zhuǎn)子位置所在區(qū)間；

第三步，開環(huán)加速的步驟：當電機的轉(zhuǎn)子成功定位后，根據(jù)預(yù)定的換相邏輯依次導通功率開關(guān)，在加速期間，不斷的增加PWM的占空比來提高平均加載電壓值，同時減小切換周期，使轉(zhuǎn)子加速旋轉(zhuǎn)，直到滿足反電動勢過零點的檢測條件；

第四步，自控運行的步驟：采用增量PID控制方式，以速度環(huán)為外環(huán)，以電流環(huán)為內(nèi)環(huán)對直流無刷電機進行雙閉環(huán)控制；

其中，速度環(huán)的控制方式為：速度環(huán)中，首先要讀取速度的給定的轉(zhuǎn)速，并將其和實際的轉(zhuǎn)速進行比較，計算偏差，根據(jù)速度環(huán)中的比例Kp和積分Ki的參數(shù)計算出電流環(huán)的給定值，然后更新電流環(huán)的給定，此時速度環(huán)控制結(jié)束；

其中，電流環(huán)的控制方式為：電流環(huán)中，首先根據(jù)速度環(huán)的輸出即為電流環(huán)的給定，跟實際的電流反饋值進行比較，計算偏差，根據(jù)電流環(huán)中的比例Kp和積分Ki的參數(shù)計算PWM的占空比，然后更新PWM的參數(shù)，計算出實際的轉(zhuǎn)速值，電流環(huán)控制結(jié)束。