[发明专利]一种三相无刷直流电机的控制系统、方法和装置

权利要求书

1.一种三相无刷直流电机的控制系统，所述三相无刷直流电机用于驱动升降器，其特征在于，所述三相无刷直流电机包括定子和转子，所述定子设置在所述转子内，所述定子中设置有三相电枢绕组，所述控制系统包括：操作单元、主控单元、电机驱动单元、电机转速检测单元；其中：

所述操作单元，用于接收所述升降器的操作信号，根据所述操作信号生成电机控制信号，并将所述电机控制信号发送给所述主控单元，所述电机控制信号包括电机转速控制信号和电机旋转方向控制信号；

所述电机转速检测单元用于检测所述转子的转速，并将转速检测信号反馈给所述主控单元；

所述主控单元根据所述电机转速控制信号获得电机目标转速，根据所述转速检测信号获得电机反馈转速，根据所述电机目标转速和所述电机反馈转速，得到电机控制的转速变化量，根据所述电机旋转方向控制信号确定电机旋转方向，根据所述电机旋转方向和所述转速变化量生成用于控制所述三相无刷直流电机的脉冲控制信号，并将所述脉冲控制信号发送给所述电机驱动单元；

所述电机驱动单元根据接收的脉冲控制信号，将直流电源转换为所述三相电枢绕组工作时所需的三相交流电，以使所述三相无刷直流电机达到所述电机目标转速。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电机转速检测单元包括磁角度编码器，所述磁角度编码器包括磁编码芯片和检测磁极，所述检测磁极与所述转子同轴装配并与所述转子同步旋转，所述磁编码芯片感应所述检测磁极的旋转变化以生成所述转速检测信号。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电机驱动单元包括：脉冲宽度调制PWM控制电路，逆变电路，反电动势检测电路和转换电路，其中：

所述逆变电路包括6路桥式电路，每路桥式电路上设置有功率开关管，每个功率开关管对应设置有驱动单元；

所述反电动势检测电路检测所述三相无刷直流电机的三相电枢绕组对应的三相反电动势，并生成三相反电动势信号输出给所述转换电路；

所述转换电路根据三相反电动势信号获得6路换相信号并发送给所述PWM控制电路；

所述PWM控制电路根据所述脉冲控制信号和6路换相信号，生成6路PWM斩波信号，每路PWM斩波信号分别发送给其中一个功率开关管的驱动单元，各路功率开关管的驱动单元根据接收到的PWM斩波信号控制功率开关管的导通时间和关断时间，使直流电源依次加载在三相电枢绕组上，产生驱动电机旋转的三相交流电流。

4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：所述电机转速控制信号包括根据操作机械动作输出的模拟量电压信号；所述电机旋转方向控制信号包括两路数字量信号，其中一路数字量信号用于指示电机旋转方向为顺时针旋转，另一路数字量信号用于指示电机旋转方向为逆时针旋转。

5.如权利要求1～4任一项所述的控制系统，其特征在于，所述根据所述电机旋转方向和所述转速变化量生成用于控制所述三相无刷直流电机的脉冲控制信号具体包括：

根据所述电机旋转方向和所述转速变化量确定脉冲宽度；

根据所述脉冲宽度生成用于控制电机的脉冲控制信号。

6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述主控单元采用PID比例积分微分控制方法确定所述转速变化量Δno，当所述电机旋转方向控制信号指示所述三相直流无刷电机带动升降机上升的工作状态时：

当所述电机旋转方向控制信号指示所述三相直流无刷电机带动升降机下降的工作状态时：

其中：其中，ni表示目标转速，nc表示电机反馈转速，kp表示比例系数，ki表示积分时间常数，kd1和kd2表示微分时间常数，且kd1kd2，Ts为滞后或超前时间参数，其绝对值与反馈信号采样周期Ta与PID控制调整周期Tc的比值成正比。

7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述三相直流无刷电机带动升降机上升和下降时的电机旋转方向不相同，其中一个旋转方向时，所述脉冲控制信号的脉冲宽度范围为第一范围，另一个旋转方向时，所述脉冲控制信号的脉冲宽度范围为第二范围，所述第一范围和第二范围不相同且没有重叠。