[发明专利]一种永磁同步电机控制系统及电机转速测量方法

说明书

本发明提供一种永磁同步电机控制系统及电机转速测量方法，包括控制模块、PWM发生模块、测速模块、转子定位模块、定子绕组驱动单元以及电源模块，所述PWM发生模块、测速模块、转子定位模块以及定子绕组驱动模块均与所述控制模块连接，所述测速模块检测电动机转子转速，所述PWM发生模块与所述定子绕组驱动模块连接，所述转子定位模块检测转子所在位置，所述电源模块为其余部分供电。本发明的实质性效果是：利用一极加工有缺口的球形磁体，快速检测到启动前电机转子的位置，增大最新测得的转速所占的权重，解决了现有电机控制的技术中，难以快速确认转子位置进行电机启动以及电机转速测量实时性较差的技术问题。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是指一种永磁同步电机控制系统及电机转速测量方法。

背景技术

永磁同步电机既保留了传统直流电机启动转矩大、调速性能好的优点，还具有交流电机结构简单、维护方便的优点，因此在工业生产及高新技术领域得到了广泛的应用。同时人们对其控制性能的要求也在不断提高，改善和优化永磁同步电机的控制技术一直是一个热点课题。

在电机控制系统中，电机稳定运行后的转速控制以及电机启动占相当重要的地位。现有技术中电机转速控制采用数字PID原理，精度高，响应快。电机启动则需要在定子绕组中通能够产生使转子旋转的磁场的电流，但由于电机启动时，由于转子磁极位置的不确定，导致电机输入电流方向难以确定；当电机稳定运行后，对于电机转速的检测多采用计算平均值的算法，导致人们观察到的显示转速实时性较差。现有技术中存在难以快速确认转子位置进行电机启动以及电机转速测量实时性较差的技术问题。

为了解决上述技术问题，公开号CN206564553U公开了一种基于电流滞环控制的无刷直流电机控制系统，包括数字信号处理器、三相逆变电路、驱动电路、转子位置检测电路、电流检测电路、保护电路，数字信号处理器上有模数转换器、事件管理器、捕获单元，无刷直流电机上有转子位置传感器。本系统稳定性好，响应速度很快，控制精度高，能够使无刷直流电机更加快速准确的响应控制指令。但该基于电流滞环控制的无刷直流电机控制系统采用霍尔元件制成的位置传感器，由于霍尔元件特性需要在电机不同位置粘贴至少三个位置传感器，结构较为复杂，霍尔元件的抗干扰能力也较弱，仍不能解决难以快速确认转子位置进行电机启动以及电机转速测量实时性较差的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有电机控制的技术中，难以快速确认转子位置进行电机启动以及电机转速测量实时性较差的技术问题。

为解决上述技术问题，节省确定转子位置的时间以及成本，本发明提供一种永磁同步电机控制系统，包括控制模块、PWM发生模块、测速模块、转子定位模块、定子绕组驱动单元以及电源模块，所述PWM发生模块、测速模块、转子定位模块以及定子绕组驱动模块均与所述控制模块连接，所述测速模块检测电动机转子转速，所述PWM发生模块与所述定子绕组驱动模块连接，所述转子定位模块检测转子所在位置，所述电源模块为其余部分供电。所述转子定位模块可以在定子静止时快速检测转子位置，所述控制器根据检测到的转子位置控制所述定子绕组驱动模块对定子进行励磁，使转子在磁场作用下转动，当转子转动到对应位置时，控制器再次改变励磁电流方向，使产生的磁场方向一直保持与转子运动方向匹配。

作为优选，本发明还包括键盘模块以及显示器，所述键盘模块以及所述显示器均与所述控制模块连接，所述控制模块根据所述键盘模块输入的转速与所述测速模块反馈的实际转速的差值调整所述PWM发生模块发出的PWM波形的占空比，所述显示器显示电动机转速。当无输入时，所述控制器通过PID控制使电机转速稳定在初始值，使得本系统具有抗干扰的稳定性。

作为优选，所述测速模块包括霍尔元件以及永磁体，所述霍尔元件安装在电机机壳上，所述永磁体安装在电机输出轴上且位置与所述霍尔元件对应。所述霍尔元件两端的电势差与垂直于所述霍尔元件底面的磁场强度有关，当所述永磁体旋转至磁场方向正对所述霍尔元件时，所述霍尔元件两端会产生一个电势差最大值，根据一段时间t内采集到的最大值次数N即可算得转速。