[發(fā)明專利]一種無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211727558.0
• 申請(qǐng)日: 2022-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115913001A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍;裴向前
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江辰日新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02P6/08
• 分類號(hào): H02P6/08;H02P6/24;H02P6/16;H02P6/182
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)。其中無(wú)刷直流電機(jī)為外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)，定子設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)，定子上安裝有電樞繞組。該控制系統(tǒng)主要包括交互單元、電機(jī)速度檢測(cè)單元、主控單元和電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。還可以包括剎車驅(qū)動(dòng)單元，電機(jī)溫度檢測(cè)單元等。本發(fā)明采用磁編碼器替代霍爾傳感器進(jìn)行電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度采集，降低了電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中因機(jī)械軸振動(dòng)而造成編碼器失效甚至損壞的風(fēng)險(xiǎn)，具有簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)和更高的環(huán)境耐受能力，而且尺寸緊湊，方便攜帶和安裝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無(wú)刷直流電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子直流電機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子設(shè)置在定子內(nèi)，定子上安裝有電樞繞組，轉(zhuǎn)子上安裝有轉(zhuǎn)子繞組或者永磁體。定子各相電樞繞組相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組或者永磁體的位置，由定子上的位置傳感器通過(guò)電子或電磁方式感知，并利用其輸出信號(hào)，通過(guò)電子換相電路按照一定的邏輯去驅(qū)動(dòng)為電樞繞組供電的逆變電路中相應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)管，使電樞繞組依次不斷通電，在定子和轉(zhuǎn)子之間的空間中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)。無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，如汽車、工具、工業(yè)工控、自動(dòng)化以及航空航天等等。

通常的無(wú)刷直流電機(jī)定子安裝在外面，轉(zhuǎn)子安裝在定子里面，稱為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。而把電機(jī)轉(zhuǎn)子做在外面，把定子設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的，稱為外轉(zhuǎn)子電機(jī)。外轉(zhuǎn)子永磁直流無(wú)刷電機(jī)，永磁體安裝在轉(zhuǎn)子殼體的內(nèi)徑上。

現(xiàn)有無(wú)刷直流電機(jī)大多采用內(nèi)定子結(jié)構(gòu)，主要考慮到以下兩點(diǎn)，一是內(nèi)轉(zhuǎn)子無(wú)刷電機(jī)定子在外部，框架穩(wěn)固，霍爾傳感器安裝在定子上，定位精度高，反饋信號(hào)穩(wěn)定性好。而外轉(zhuǎn)子電機(jī)定子在內(nèi)部，不適合安裝霍爾傳感器，無(wú)傳感器反饋的控制系統(tǒng)無(wú)法做速度閉環(huán)，穩(wěn)定性不好，危險(xiǎn)性提高，另加裝其他類型傳感器，提高了技術(shù)難度。二是考慮到內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低，在高速控制系統(tǒng)，系統(tǒng)容易達(dá)到穩(wěn)定；而外轉(zhuǎn)子電機(jī)由于其轉(zhuǎn)子在外部，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，對(duì)于高速控制系統(tǒng)，容易產(chǎn)生抖動(dòng)或者速度不穩(wěn)定等情況，控制難度加大。

內(nèi)轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流電機(jī)在裝配時(shí)，在其內(nèi)部相應(yīng)角度埋入3個(gè)霍爾傳感器，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行位置檢測(cè)，用于產(chǎn)生控制電機(jī)所需的換相信號(hào)和電機(jī)速度檢測(cè)信號(hào)?；魻杺鞲衅鞯陌惭b對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的加工工藝提出了更高要求，同時(shí)其容易受到外部磁場(chǎng)和溫度變化影響，也為電機(jī)的控制系統(tǒng)帶入了一部分不穩(wěn)定因素。另外，內(nèi)轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相對(duì)較小，因此軸距需要做的更長(zhǎng)，使得其體積更大，不僅無(wú)法用于狹窄空間，在攜帶和安裝時(shí)也存在一定的不便之處。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，其解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的控制系統(tǒng)因采用霍爾傳感器而存在不穩(wěn)定因素，并且因?yàn)轶w積較大而不便于攜帶和安裝的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，所述的無(wú)刷直流電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)，所述控制系統(tǒng)包括交互單元、主控單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元；

所述交互單元用于接收操作信號(hào)，根據(jù)所述操作信號(hào)生成電機(jī)控制信號(hào)，并將所述電機(jī)控制信號(hào)發(fā)送給所述主控單元，所述電機(jī)控制信號(hào)包括電機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向控制信號(hào)；

所述電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元用于檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)反饋給所述主控單元；

所述主控單元根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)獲得電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)獲得電機(jī)反饋轉(zhuǎn)速，根據(jù)所述電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和所述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)速，得到電機(jī)控制的轉(zhuǎn)速變化量，根據(jù)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向控制信號(hào)確定電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，根據(jù)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和所述轉(zhuǎn)速變化量生成用于控制所述無(wú)刷直流電機(jī)的脈沖控制信號(hào)，并將所述脈沖控制信號(hào)發(fā)送給所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元；

所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)接收的脈沖控制信號(hào)，將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電，以使所述無(wú)刷直流電機(jī)達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。