CN105515456B - 一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法及控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法及控制***，包括电机和电机内置控制板，电机内置控制板包括VSP读取模块、转速检测模块、电流检测模块和进角调整模块；VSP读取模块用于读取转速指令；转速检测模块用于转速检测；电流检测模块用于对运行电流进行检测处理；进角调整模块用于对进角进行设定并且将设定值代入电机***。采用上述方法与结构后，VSP读取模块读取目标转速，转速检测模块确认电机实际转速，通过调整进角，使电机实际转速与目标转速相匹配，并采样电机的工作电流，采取电机最优效率点，从而实现电机对不同***的自适应，降低电机开发时间和客户对电机需求的种类数，大大提高开发的时间效率，节省成本。

Description

一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法及控制***

技术领域

本发明涉及一种电机控制方法及控制***，特别是一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法及控制***。

背景技术

电机生产厂商生产出的电机用于各种领域，不同的领域有不同的负载和转速。为使电机具有一定的通用性，能适应不同的负载，电机的额定功率通常都很大。

传统的直流无刷电机，通常需要上位机来进行控制；或者固定了电机的控制方式和控制角度，从而在不同的负载和工作情况下会有差异性的表现。然而，在对电机及其控制进行差异化设计时，通常会导致电机的通用性很差。

因此，为减少不同客户群需要的电机产品数量以及在不同负载情况下电机控制差异性的设计，迫切地需要一种具备先进效率控制方式的电机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法，该直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法能自动调整电机效率点以及自动弱磁调整转速，从而实现电机对于不同***的自适应，降低电机的开发时间和客户对电机需求的种类数，大大提高开发的时间效率，节省成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法，直流无刷电机根据负载自动调整效率的调整方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，目标转速输入：在电机输入面板中输入所需要的目标转速，VSP读取模块对目标转速进行读取；

第二步，将电机实际转速与目标转速相匹配：转速检测模块对电机的实际转速进行检测，通过对转速环的控制，使电机的实际转速达到第一步中的目标转速，电流检测模块采样达到目标转速时的电流值，并记为lf；

第三步，进角按照固定差值增加：进角按照固定差值增加，等待电机转速稳定，且电机转速与目标转速一致时，采样增加后的电流值，记为lf+1；

第四步：电流比对与目标转速效率最优点的寻找：

（1）当lf+1＜lf时，继续按照第三步中的固定差值对进角进行连续递增，每递增一次，均对电机转速稳定且与目标转速一致时的电流值进行采样；将递增前的电流值记为lf+N-1，递增后的电流记为lf+N，若lf+N＜lf+N-1，则目标转速下的最小电流为lf，lf所对应的进角记为目标转速效率最优点，将lf所对应的进角写入存储设备；

（2）当lf+1≥lf时，反向按照第三步中的固定差值对进角进行减少，待电机转速稳定且与目标转速一致时，采样电流减少后的电流值lf-1；若lf-1＜lf，继续按照第三步中的固定差值对进角进行连续递减，每递减一次，均对电机转速稳定且与目标转速一致时的电流值进行采样；将递减前的电流值记为lf-N+1，递减后的电流记为lf-N，若lf-N＜lf-N+1，则目标转速下的最小电流为lf-1，lf-1所对应的进角记为目标转速效率最优点，将lf-1所对应的进角写入存储设备。

所述第二步中，通过转速环控制电机的实际转速，当电机的实际转速达不到第一步中的目标转速时，采用自动角度补偿以弱磁方式达到第一步中的目标转速。

本发明还提供一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的控制***，该直流无刷电机能自动调整电机效率点以及自动弱磁调整转速，从而实现了电机对于不同***的自适应，降低电机的开发时间和客户对电机需求的种类数，大大提高开发的时间效率，节省成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的控制***，包括电机和电机内置控制板，电机内置控制板包括VSP读取模块、转速检测模块、电流检测模块和进角调整模块；其中：

VSP读取模块，用于读取转速指令；

转速检测模块，用于对电机***的转速检测处理；

电流检测模块，用于对电机的运行电流进行检测处理；

进角调整模块，用于对进角进行设定并且将设定值代入电机***。

所述电机内置控制板还包括温度检测模块。

所述电机内置控制板还包括SVPWM发生模块。

所述电机内置控制板还包括电压检测模块。

本发明采用上述方法与结构后，采用单片机对电机进行正弦波的换向控制，VSP读取模块读取输入的设定目标转速，转速检测模块确认电机实际转速，通过对进角调整模块对进角进行调整，使电机实际转速与设定的目标转速相匹配，同时采样电机的工作电流，最后采取最优的电流控制方案，也即电机最优效率点，从而实现了电机对于不同***的自适应，降低电机的开发时间和客户对电机需求的种类数，大大提高开发的时间效率，节省成本。

附图说明

图1显示了本发明一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的控制***的结构示意图；

图2显示了进角和电流的对应关系图；

图3显示了进角和转速的关系图；

图4显示了相同负载下本申请的直流无刷电机与现有技术中的直流无刷电机进行电流与转速测试后的对照图表；

图5显示了本申请中直流无刷电机根据负载自动调整效率时的调整流程示意图。

其中有：1.电机；2.主电源回路；3.辅助电源回路；4.驱动集成电路；5.电机内置控制板。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图5所示，一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法，包括以下步骤：

第一步，目标转速输入：在电机输入面板中输入所需要的目标转速，VSP读取模块对目标转速进行读取。

第二步，将电机实际转速与目标转速相匹配：转速检测模块对电机的实际转速进行检测，通过对转速环的控制，使电机的实际转速达到第一步中的目标转速，电流检测模块采样达到目标转速时的电流值，并记为lf。

本步骤中，通过转速环控制电机的实际转速，当电机的实际转速达不到第一步中的目标转速时，如图3所示，采用自动角度补偿以弱磁方式达到第一步中的目标转速。

具体实现方法为：

1.按照目标转速进行控制，如达到目标转速则进行寻找最优效率点.。

2.如果没有达到目标转速，可按照某固定值增加进角度数。

3.重复以上步骤，如果增加的进角值已经达到***限制，那么将不再增加，同时发出信号提示当前负载或者转速已经达到最大，以后的运行将按照目前的进角运行。

第三步，进角按照固定差值增加：进角按照固定差值增加，等待电机转速稳定，且电机转速与目标转速一致时，采样增加后的电流值，记为lf+1。

第四步：电流比对与目标转速效率最优点的寻找：

（1）当lf+1＜lf时，继续按照第三步中的固定差值对进角进行连续递增，每递增一次，均对电机转速稳定且与目标转速一致时的电流值进行采样；将递增前的电流值记为lf+N-1，递增后的电流记为lf+N，若lf+N＜lf+N-1，则目标转速下的最小电流为If+1，此时，If+1所对应的进角记为目标转速效率最优点，将If+1所对应的进角写入存储设备。

（2）当If+1≥If时，反向按照第三步中的固定差值对进角进行减少，待电机转速稳定且与目标转速一致时，采样电流减少后的电流值If-1；若If-1＜If，继续按照第三步中的固定差值对进角进行连续递减，每递减一次，均对电机转速稳定且与目标转速一致时的电流值进行采样；将递减前的电流值记为If-N+1，递减后的电流记为If-N，若If-N＜If-N+1，则目标转速下的最小电流为If-1，If-1所对应的进角记为目标转速效率最优点，将If-1所对应的进角写入存储设备。（其中，进角的固定差值可取0.5度，那么如果设定的最大角度为45度。N的最大值也就是边界值，为90度。）

如图1所示，一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的控制***，包括电机1、主电源回路2、辅助电源回路3、驱动集成电路4和电机内置控制板5。

电机1包括定子和转子，定子用于产生电机旋转所需要的定子磁场；转子用于产生电机旋转所需要的转子磁场。

电机内置控制板包括VSP读取模块、转速检测模块、电流检测模块、进角调整模块、温度检测模块、SVPWM发生模块和电压检测模块。

其中：

VSP读取模块，用于读取转速指令，如读取输入的设定目标转速。

转速检测模块，用于对电机***的转速检测处理，如对电机的实际转速进行实时检测。

电流检测模块，用于对电机的运行电流进行检测处理，并能根据需要采样电机的工作电流。

进角调整模块，用于对进角进行设定并且将设定值代入电机***。进角调整模块能对进角进行调整，使电机实际转速与设定的目标转速相匹配。

温度检测模块，检测***的温度，用于保护***，使其工作在一个安全可靠的范围。

SVPWM发生模块，根据当前的角度和输出电压，计算出对应的PWM占空比。

电压检测模块，检测***的各级直流电压是否正常。

本申请的直流无刷电机，能实现电机对不同***的自适应，降低电机的开发时间和客户对电机需求的种类数，大大提高开发的时间效率，节省成本。

如图4所示，该图显示了相同负载下本申请的直流无刷电机与现有技术中的直流无刷电机进行电流与转速测试后的对照图表，从图中可以看出，采用本发明的方法后，有如下几点益处：

1.节能，针对相同电机的情况下，电机效率高。

2.节时，针对相同电机的情况下，开发时间短。

3.降本，针对相同电机的情况下，原材料与整机库存少。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，目标转速输入：在电机输入面板中输入所需要的目标转速，VSP读取模块对目标转速进行读取；

第二步，将电机实际转速与目标转速相匹配：转速检测模块对电机的实际转速进行检测，通过对转速环的控制，使电机的实际转速达到第一步中的目标转速，电流检测模块采样达到目标转速时的电流值，并记为lf；

第三步，进角按照固定差值增加：进角按照固定差值增加，等待电机转速稳定，且电机转速与目标转速一致时，采样增加后的电流值，记为lf+1；

第四步：电流比对与目标转速效率最优点的寻找：

当lf+1＜lf时，继续按照第三步中的固定差值对进角进行连续递增，每递增一次，均对电机转速稳定且与目标转速一致时的电流值进行采样；将递增前的电流值记为lf+N-1，递增后的电流记为lf+N，若lf+N＜lf+N-1，则目标转速下的最小电流为lf，lf所对应的进角记为目标转速效率最优点，将lf所对应的进角写入存储设备；

当lf+1≥lf时，反向按照第三步中的固定差值对进角进行减少，待电机转速稳定且与目标转速一致时，采样电流减少后的电流值lf-1；若lf-1＜lf，继续按照第三步中的固定差值对进角进行连续递减，每递减一次，均对电机转速稳定且与目标转速一致时的电流值进行采样；将递减前的电流值记为lf-N+1，递减后的电流记为lf-N，若lf-N＜lf-N+1，则目标转速下的最小电流为lf-1，lf-1所对应的进角记为目标转速效率最优点，将lf-1所对应的进角写入存储设备。

2.根据权利要求1所述的直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法，其特征在于：所述第二步中，通过转速环控制电机的实际转速，当电机的实际转速达不到第一步中的目标转速时，采用自动角度补偿以弱磁方式达到第一步中的目标转速。

3.一种采用权利要求1-2任一项所述直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法自动调整效率的控制***，其特征在于：包括电机和电机内置控制板，电机内置控制板包括VSP读取模块、转速检测模块、电流检测模块和进角调整模块；其中：

VSP读取模块，用于读取转速指令；

转速检测模块，用于对电机***的转速检测处理；

电流检测模块，用于对电机的运行电流进行检测处理；

进角调整模块，用于对进角进行设定并且将设定值代入电机***。

4.根据权利要求3所述的采用直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法自动调整效率的控制***，其特征在于：所述电机内置控制板还包括温度检测模块。

5.根据权利要求3所述的采用直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法自动调整效率的控制***，其特征在于：所述电机内置控制板还包括SVPWM发生模块。

6.根据权利要求3所述的采用直流无刷电机根据负载自动调整效率的方法自动调整效率的控制***，其特征在于：所述电机内置控制板还包括电压检测模块。