[实用新型]120度非方波型无刷直流电机控制器

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及直流电机的控制，尤指一种120度非方波型无刷直流电机控制器及控制方法。

【背景技术】

目前在无刷直流电机的控制中，120度方波无刷直流电机控制方式是一种非常普通的控制方式。根据转子位置确定电机控制相序，一个电周期分为六拍控制，每一拍称为一个控制区间。无刷直流电机控制时产生转矩波动的因素主要是两个：一是控制区间更换时造成的瞬间转矩跌落；另一个是控制区间内由于控制电压不能随着转子位置实时调整其数值造成转矩的波动。由于实际生产的电机相反电势一般是类正弦波形或者是平顶波形，甚至是马鞍形的波形，很难做到标准的方波波形，其中包含丰富的谐波，在采用120度方波控制时，任何一个控制区间内由于控制电压值大小不能随着转子的实际位置进行适当的调整，来保证电机输出转矩的平稳性，所以造成电机在运行过程中出现转矩波动，严重时会出现明显的运行噪声；且同一120度方波控制方案通过在同一系列铁芯、不同功率等级的电机进行控制时，功率等级较小的电机运行噪声表现不明显，而功率等级越高的电机运行噪声表现则越明显。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种120度非方波型无刷直流电机控制器，以达到在降低因控制区间更换产生的转矩跌落的同时提高每一个控制区间内转矩输出的平稳性。为此，本实用新型采取以下技术方案：

120度非方波型无刷直流电机控制器，其特征在于：它包括

转子位置解析模块，用于实现电机转子位置解析；

控制电压计算模块，其与转子解析模块连接，用于根据转子位置计算得到对应控制电压值；

PWM输出模块，其与控制电压计算模块连接，用于根据控制电压值生成相应的120度PWM控制波形；

功率驱动单元，位于电机及PWM输出模块之间，用于根据PWM控制波形控制电机运转。

控制电压计算模块根据转子位置计算各区间的电压值，有效地改善电机电流波形，降低电机运行时的转矩波动和换相时的转矩波动。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征：

控制器还包括检测模块，用于检测转子的位置，其与转子位置解析模块相连。

所述的检测模块包括设于电机内的位置砖感器，所述的位置传感器的引出线与转子位置解析模块相连。

控制电压计算模块与一用于存放各控制区间相应补偿电压值的存储单元连接，所述的存储单元与PWM输出模块连接。

控制器还包括输出模块，用于显示电机工作状态。

有益效果：在控制区间内的控制电压根据转子位置实时调整其数值以减少转矩的波动，同时也能有效削弱控制区间更换时造成的转矩跌落。

【附图说明】

图1是本实用新型结构原理图；

图2是本实用新型工作流程图；

图3是电压补偿前的电流波形图；

图4是电压补偿后的电流波形图。

【具体实施方式】

以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型包括：转子位置解析模块，用于实现电机转子位置解析；控制电压计算模块，其与转子解析模块连接，用于根据转子位置计算得到对应控制电压值；PWM输出模块，其与控制电压计算模块连接，用于根据控制电压值生成相应的120度PWM控制波形；功率驱动单元，位于电机及PWM输出模块之间，用于根据PWM控制波形控制电机运转；检测模块，用于检测转子的位置，其与转子位置解析模块相连，检测模块可包括设于电机内的位置传感器，位置传感器的引出线与转子位置解析模块相连。当然控制器还可增设一用于存放各控制区间相应补偿电压值的存储单元，其与控制电压计算模块及PWM输出模块连接，及增设用于显示电机工作状态的输出模块。转子位置解析模块实现电机转子位置解析，得到准确的电机转子角度，并将该角度值送达控制电压计算模块，计算得到对应该转子角度时所需的控制电压值，通过PWM输出模块产生相应的120度PWM控制波形，控制功率驱动单元的输出，达到控制电机的目的。

如图2所示，120度非方波型无刷直流电机控制方法包括以下步骤：

1)位置检测步骤，用于检测转子位置；

2)解析步骤，对检测得到的转子位置信息进行解析；

3)计算控制电压模块，根据解析的转子位置信息计算控制电压，控制电压模块以正弦波形电势计算控制电压，以公式：

或以拟合公式：