[发明专利]一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路

说明书

本发明公开了一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，所述电路包括：调速信号滤毛刺电路、调速模式配置电路、调速曲线电路、选择器、调速防抖动电路；通过改变输入的PWM的占空比和速度曲线斜率实现单相正弦波的调速输出，使其满足不同的业务需求。

技术领域

本发明涉及电机控制电路领域，具体地，涉及一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路。

背景技术

传统的单相直流无刷电机通过控制PWM信号占空比的变化来调整电机转速，即代表全速率的输出速度和具有一定占空比的PWM信号相与后，得到调整后的输出速度，如图2所示。

传统的电机转速控制方式，用等效的数学模型来描述，是X轴为PWM信号的占空比，Y轴为输出速度的正比例函数，如图3.

可见，在传统的PWM调速方式下，电机转速与PWM占空比呈单纯的正比例关系，且归一化比例系数固定为1(100％的PWM占空比对应100％的转速，保证PWM信号对转速的全速率控制)。在当前工业控制技术需求越来越多，功能越来越复杂的发展趋势下，单纯的基于正比例控制关系的PWM调速已经不能很好的满足用户的需求。

发明内容

本发明提供了一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，解决了现有技术方案的不足之处，通过改变输入的PWM的占空比和速度曲线斜率实现单相正弦波的调速输出，使其满足不同的业务需求。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种单相正弦波直流无刷电机转速曲线控制电路，所述电路包括：

调速信号滤毛刺电路，用于对输入的PWM调速信号进行去毛刺处理；

调速模式配置电路，用于阶跃模式配置和转速门限配置选择，对后续速率曲线的处理方式进行选择，包括：阶跃响应调速曲线模式和非阶跃响应调速曲线模式；

调速曲线电路，用于在非阶跃响应调速曲线模式下，首先通过配置决定当前工作状态是有配置初速度的速率曲线还是有配置占空比门限的速率曲线的模式，然后根据初速度配置值计算速度曲线的斜率和常数参数，得到完整的一次函数曲线；在阶跃响应调速曲线模式下，通过PWM占空比门限配置值直接屏蔽掉占空比门限以下的输出并固定为0；超过转速门限后，输出转速的结果和输入的PWM调速信号的占空比成正比例函数关系；

选择器，用于对阶跃响应调速曲线模式和非阶跃响应调速曲线模式的输出根据配置结果进行选择后送入调速防抖电路；

调速防抖动电路，用于抑制因PWM信号周期与系统时钟不同步导致的电机转速的抖动。

进一步的，调速信号滤毛刺电路对输入的PWM调速信号进行去毛刺处理，过滤掉输入毛刺对PWM周期的干扰后，通过对PWM上升沿的检测和计数器计数来确定PWM整个信号的周期与PWM信号高电平所占的时钟周期数。

进一步的，去毛刺通过滑窗实现，即在输入数据发生0-1跳变后，监测变化后的数据保持不变的时间是否超过配置的门限；若是，则认为该跳变是正常的输入数据跳变，输出需要跟随变化；若否，则认为该跳变是毛刺干扰，需要过滤且输出保持原来的值不变。

进一步的，配置非阶跃响应调速曲线模式：在该模式下，输出的速度曲线为标准一次函数；当系统为有配置初速度的速率曲线模式时，斜率小于1，常系数为正数；当系统为有配置占空比门限的速率曲线模式时，斜率大于1，常系数为负数；

配置阶跃响应调速曲线模式：在该模式下，输出的速度曲线为阶跃的正比例函数。当PWM占空比小于等于配置门限时，输出的速度恒定为0；当PWM占空比大于配置门限时，输出正比例函数值。