直流無刷電機控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種直流無刷電機控制裝置。具體說，是利用一個驅動器來驅動多臺直流無刷電機啟動、停止、調速和故障保護的控制裝置。它包括一個驅動器，所述驅動器含有一個變頻電路和一個處理器，所述處理器的輸出端通過導線與所述變頻電路的輸入端相連，其特點是所述處理器是具有多于兩路且不多于六路脈寬調制發(fā)波功能的處理器，所述變頻電路具有多于兩個且不多于六個功率開關器件，變頻電路的輸出端與至少兩個直流無刷電機相連。采用這種直流無刷電機控制裝置，可降低制造成本，提高兩臺或兩臺以上多臺電機的同步性。
【專利說明】直流無刷電機控制裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機控制裝置。具體說，是利用一個驅動器來驅動多臺直流無刷電機啟動、停止、調速和故障保護的控制裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，世界各國對工業(yè)領域的節(jié)能減排要求越來越高，新的能效標準不斷推出并開始強制實施。作為高效率電機代表的直流無刷電機，已經(jīng)開始推廣應用。而直流無刷電機的驅動就顯得尤為重要。
[0003]在直流無刷電機應用領域，大都是采用驅動器來對直流無刷電機進行控制。其中的驅動器包括處理器和變頻電路。目前，采用多臺電機并聯(lián)運行的場合較多。在采用多臺電機并聯(lián)的場合，都是用多臺驅動器來分別驅動多臺電機，即驅動器與電機間呈一對一的關系，例如采用兩臺驅動器來分別驅動兩臺電機。也有采用一臺驅動器來驅動兩臺電機的。由于前者需要多臺(如兩臺)驅動器對多臺(如兩臺)電機分別進行驅動，需要多臺(如兩臺)驅動器的安裝空間、多套(如兩套)電源線和控制線，不僅電路結構復雜、制造成本較高，而且由于元器件的特性差異、安裝環(huán)境或電路信號傳輸問題等因素會帶來兩臺電機的同步性變差。后者表面上看是采用一個驅動器控制兩臺電機，實際上其中的驅動器是由一個處理器和兩個變頻電路集成在一起的專用驅動器，其實質仍舊使用兩個驅動器來分別控制兩臺直流無刷電機?？傊?，采用上述兩種控制方法，一臺電機需要一個變頻電路，需要的變頻電路多，制造成本聞。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是提供一種直流無刷電機控制裝置。采用這種直流無刷電機控制裝置，可降低制造成本，提高兩臺或兩臺以上多臺電機的同步性。
[0005]本發(fā)明要解決的上述問題由以下技術方案實現(xiàn):
本發(fā)明的直流無刷電機控制裝置包括一個驅動器，所述驅動器含有一個變頻電路和一個處理器，所述處理器的輸出端借助導線與所述變頻電路的輸入端相連，其特點是所述處理器是具有不多于六路脈寬調制發(fā)波功能的處理器，所述變頻電路由不多于六個的功率開關器件2組成，變頻電路的輸出端與至少兩個直流無刷電機相連。
[0006]其中，所述變頻電路是三相繞組變頻電路，所述直流無刷電機是三相繞組直流無刷電機。其中三相繞組直流無刷電機內安裝有位置傳感器電路；或者三相繞組直流無刷電機內不含位置傳感器電路，此時驅動器各個電機的輸出端口的同一相上安裝有電流傳感器。
[0007]本發(fā)明的進一步改進方案是，所述變頻電路是單相繞組變頻電路，所述直流無刷電機是單相繞組直流無刷電機。
[0008]所述單相繞組直流無刷電機內均有霍爾位置傳感器，所述霍爾位置傳感器均與處理器相連。[0009]當單相繞組直流無刷電機內不含位置傳感器電路時驅動器各個電機的的同一相輸出端口上安裝有電流傳感器。
[0010]采取上述方案，具有以下優(yōu)點:
由上述方案可以看出，由于所述處理器是具有不多于六路脈寬調制發(fā)波功能的處理器，通過所述變頻電路的輸出端與至少兩臺直流無刷電機相連，可同時對兩臺或兩臺以上直流無刷電機進行控制。由于由一個驅動器同時對兩臺或兩臺以上直流無刷電機進行控制，與【背景技術】中一個驅動器控制一臺直流無刷電機相比，需要的驅動器少，配線簡單、安裝容易、節(jié)約空間，可大大降低生產和安裝成本。
[0011]由于所述處理器是具有不多于六路脈寬調制發(fā)波功能的處理器，因此可以使用通用性強、低價位的普通工業(yè)控制處理器就可實現(xiàn)對直流無刷電機的控制功能。又由于并聯(lián)中的各臺電機享有完全相同的電流電壓相位，可以確保各臺電機在運行中的同步性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的直流無刷電機控制裝置原理示意圖；
圖2是采用三相繞組變頻電路的直流無刷電機控制裝置原理示意圖；
圖3是采用單相繞組變頻電路的直流無刷電機控制裝置原理示意圖；
圖4是采用單相繞組變頻電路的直流無刷電機又一種控制裝置原理示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，本發(fā)明的直流無刷電機控制裝置包括一個驅動器，所述驅動器含有一個變頻電路I和一個處理器MCU，所述處理器MCU的輸出端借助導線與變頻電路I的輸入端相連。其中的處理器MCU是具有六路脈寬調制發(fā)波功能的處理器MCU，所述變頻電路I具有六個功率開關器件(2)，變頻電路I的輸出端與兩臺(或多臺)直流無刷電機相連。由于處理器MCU是具有六路脈寬調制發(fā)波功能的處理器，被驅動的直流無刷電機數(shù)量既可以是兩個、三個、四個，也可以是五個、六個，具體數(shù)量視需要而定。
[0014]如圖1所示，所述變頻電路I為三相繞組變頻電路，所述直流無刷電機M為三相繞組直流無刷電機。所述直流無刷電機M內均安裝有位置傳感器HS，所述位置傳感器均通過導線與處理器MCU相連。所述位置傳感器HS可以是霍爾效應位置傳感器、脈沖編碼器等。
[0015]見圖2，對于三相繞組直流無刷電機而言，也可以采用在所述變頻電路I與各個直流無刷電機M的同一相輸出端間均安裝電流傳感器來實現(xiàn)轉子位置的檢測。
[0016]見圖3，所述變頻電路I為單相繞組變頻電路，所述直流無刷電機M為單繞組直流無刷電機。其中，所述單相繞組直流無刷電機M內均安裝有位置傳感器HS，所述位置傳感器均通過導線與處理器MCU相連。所述位置傳感器HS可以是霍爾效應位置傳感器、脈沖編碼
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[0017]見圖4，對于單相繞組直流無刷電機而言，也可以采用在所述變頻電路I與各個直流無刷電機M的同一相輸出端間均安裝電流傳感器CT來實現(xiàn)電機轉子位置的檢測。
[0018]根據(jù)電機原理,直流無刷電機M屬于永磁同步電動機的范疇,其勵磁由固定在轉子表面的永磁體提供，定子旋轉磁場必須與轉子磁場的的方向一致，才能提供恒定的電磁轉矩使轉子旋轉。如果轉子位置信息不正確，施加的定子電流磁場大小和方向就會發(fā)生偏差，造成直流無刷電機M發(fā)振或失步，使啟動失敗。
[0019]為解決這一問題，在直流無刷電機M內安裝位置傳感器HS的情況下，本發(fā)明采用轉子位置微動比較法，即在按照單臺電機的啟動方法先啟動一臺電機的同時，檢測所有電機的位置信號，如果所有電機的位置信號狀態(tài)一致，則繼續(xù)按照既定控制算法啟動運行，此時多臺直流無刷電機M進入同步運行狀態(tài)。如果其它電機的位置信號狀態(tài)不一致，則控制
器復位重啟。
[0020]對于單相單繞組直流無刷電機來說，由于轉子磁場和定子磁場只有同向和反向兩種相對狀態(tài)，因此，一般情況下只要經(jīng)過一次到兩次調整，就能使所有電機進入同步運行。如果并聯(lián)中的電機有一臺發(fā)生失步或其它故障，則其反饋回來的轉子位置信號與其它電機的轉子位置信號產生偏差，這時，驅動器即可停止電壓輸出，發(fā)出報警信號，并嘗試重新啟動。如果啟動/報警重復多次(例如五次)仍不能恢復正常，則驅動器會進入自鎖保護狀態(tài)。
[0021]對于三相直流無刷電機來說，按照單臺電機的啟動方法先啟動一臺電機時，由于驅動器驅動第一臺三相直流無刷電機所產生的換相電壓形成了一個旋轉工作電壓，其它電機被驅動器所產生的驅動電壓強制驅動，可以迅速進入與第一臺電機同步的工作狀態(tài)。此時檢測所有電機的位置信號，如果所有電機的位置信號狀態(tài)一致，則繼續(xù)按照既定控制算法啟動運行。如果其它電機的位置信號狀態(tài)不一致，則控制器復位重啟。如果啟動/報警重復多次(例如五次)仍不能恢復正常，則驅動器會進入自鎖保護狀態(tài)。
[0022]在直流無刷電機M內沒有安裝位置傳感器HS的情況下，本發(fā)明采用強制同步法起動電機。此時，驅動器按照預先設定的電壓和頻率曲線，直接開環(huán)輸出旋轉電壓并逐步提高輸出頻率和輸出電壓，輸出頻率提升至某一預設的切換頻率后切換至無位置傳感器速度閉環(huán)控制。在啟動第一臺電機的同時，根據(jù)安裝在輸出端口上的電流檢測器檢測所有電機的同一相電流信號。如果所有電機的同一相電流信號狀態(tài)一致，則繼續(xù)按照既定控制算法啟動運行，此時多臺直流無刷電機進入同步運行狀態(tài)。如果其它電機的同一相相電流信號狀態(tài)與第一臺電機不一致，說明其它電機失步，則控制器復位重啟。
[0023]另外，直流無刷電機M的無位置傳感器HS速度閉環(huán)控制法、有感應電壓檢測法和無位置傳感器Hs矢量控制法。上述控制技術均為成熟技術，這里不再敘述。
【權利要求】
1.直流無刷電機控制裝置，包括一個驅動器，所述驅動器含有一個變頻電路(I)和一個處理器(MCU)，所述處理器(MCU)的輸出端通過導線與所述變頻電路(I)的輸入端相連，其特征在于所述處理器(MCU)是具有多于兩路且不多于六路脈寬調制發(fā)波功能的處理器(MCU)，所述變頻電路(I)具有多于兩個且不多于六個功率開關器件(2)，變頻電路(I)的輸出端與至少兩個直流無刷電機(M)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的直流無刷電機控制裝置，其特征在于所述變頻電路(I)是三相繞組變頻電路，所述直流無刷電機(M)是三相繞組直流無刷電機。
3.根據(jù)權利要求2所述的直流無刷電機控制裝置，其特征在于所述直流無刷電機(M)內安裝位置傳感電路(HS)，所述位置傳感電路(HS)均與處理器(MCU)相連。
4.根據(jù)權利要求2所述的直流無刷電機控制裝置，其特征在于所述處理器(MCU)與各個所述直流無刷電機(M)同一相輸出端口間均安裝有電流傳感器(CO。
5.根據(jù)權利要求1所述的直流無刷電機控制裝置，其特征在于所述變頻電路(I)是單相繞組變頻電路，所述直流無刷電機(M)是單相繞組直流無刷電機。
6.根據(jù)權利要求5所述的直流無刷電機控制裝置，其特征在于所述單相繞組直流無刷電機內均有位置傳感電路(HS)，所述位置傳感電路(HS)均與處理器(MCU)相連。
7.根據(jù)權利要求5所述的直流無刷電機控制裝置，其特征在于所述處理器(MCU)與各個單相繞組直流無刷電機(M)的同一相輸出端口間均安裝有電流傳感器(CT)。
【文檔編號】H02P6/16GK103746618SQ201410013167
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】戴政, 孔小明 申請人:江蘇仁源電氣有限公司