[发明专利]一种扩展ECM电机转速范围的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种扩展ECM电机转速范围的控制方法。

背景技术

ECM电机，俗称电子换相电机，包含直流无刷电机BLDC motor，在实际使用中，额定转速是规定了，但实际应用中经常需要宽展电机的转速（即提高最高转速，以满足要求），以适应更多的负载，传统的电机控制方案需要对电机相电流进行坐标变换进行矢量控制，得到转子坐标系上的电流Id和Iq，通过调节Id的值来实现弱磁调速，这种方法的实现比较复杂，运算繁琐，占用微处理器CPU的大量运算资源，因此对微处理器CPU要求高，成本较高，另外也需要准确的转子位置和准确的相电流信息，计算繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，无须采用传统的矢量弱磁控制，利用提前角的控制，简化计算和控制，降低微处理器的运算要求，从而降低产品的成本。

本发明的实施技术方案如下：

一种扩展ECM电机转速范围的控制方法，所述的ECM电机具有定子组件、转子组件以及电机控制器，所述的电机控制器包括电源电路、微处理器、逆变电路、母线电流检测电路和霍尔传感器，电源电路为各部分电路供电，母线电流检测电路将直流母线电流I输入微处理器,霍尔传感器将转子位置信号输入微处理器并换算出转子的实际转速n，微处理器控制逆变电路驱动定子组件，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤1）电机上电，初始化参数；

步骤2）微处理器读取霍尔传感器的转子位置信号，更新转子角度；

步骤3）微处理器读取直流母线电流I和电机转速n;

步骤4）微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D；

步骤5）微处理器根据直流母线电流I和电机转速n计算提前角α=F（I，n),微处理器计算转子的实时角度θ=ω×t,其中ω是角速度，可以通过电机转速n换算，t是时间；

步骤6）微处理器计算输入到逆变电路的PWM信号，逆变电路输出到各相绕组的PWM斩波电压U=F(V_D,θ+α)，然后跳回步骤2）。

上述所述的电机是三相电机,具有a、b、c三相绕组，逆变电路输出到各相绕组的PWM信号斩波电压分别为：

Ua=Vbus×sin(θ+α)×V_D;

Ub=Vbus×sin(θ+α+120⁰)×V_D;

Uc=Vbus×sin(θ+α+240⁰)×V_D;

其中Vbus是直流母线电压，基本不变的；

上述所述的步骤5计算提前角α的函数F（I，n)是α=K1×I+K2+n×K3,其中K1、K2、K3是系数，I为电机实时测得的直流母线电流值，n为电机实时转速。

上述所述的V_D的取值范围0.1至1。

上述所述的步骤3）微处理器读取直流母线电流I和电机转速n后，若直流母线电流I大于最大直流母线电流I-max，或者电机转速n大于最高转速n-max，则停机。

上述所述的步骤1的初始化参数是将直流母线电流I、电机转速n、调节参数V_D和提前角α全部归零。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1）本发明利用提前角的控制，通过检测直流母线电流I和电机转 速n计算提前角，简化计算和控制，降低微处理器的运算要求，从而降低产品的成本。计算提前角函数F（I，n)是α=K1×I+K2+n×K3是一个一阶的函数，非常简单，进一步简化计算和控制，降低微处理器的运算要求。

2）微处理器获取外部输入目标转速S，计算转速差e=目标转速S-电机转速n，利用转速PI调节器输出调节参数V_D，可以使系统更快更可靠地到底目标转速

3）当微处理器读取直流母线电流I和电机转速n后，若直流母线电流I大于最大直流母线电流I-max，或者电机转速n大于最高转速n-max，则停机，可以有效保护电机；

附图说明：

图1是本发明ECM电机的立体图；

图2是本发明ECM电机的电机控制器的立体图；

图3是本发明ECM电机的剖视图；

图4是本发明ECM电机的电机控制器的电路方框图；

图5是图4对应的电路图；

图6是本发明的流程图；

图7是本发明通过实验手段获得提前角的实验原理图；

具体实施方式：