直流无刷电机控制装置制造方法
直流无刷电机控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种直流无刷电机控制装置。具体说，是利用一个驱动器来驱动多台直流无刷电机启动、停止、调速和故障保护的控制装置。它包括一个驱动器，所述驱动器含有一个变频电路和一个处理器，所述处理器的输出端通过导线与所述变频电路的输入端相连，其特点是所述处理器是具有多于两路且不多于六路脉宽调制发波功能的处理器，所述变频电路具有多于两个且不多于六个功率开关器件，变频电路的输出端与至少两个直流无刷电机相连。采用这种直流无刷电机控制装置，可降低制造成本，提高两台或两台以上多台电机的同步性。
【专利说明】直流无刷电机控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电机控制装置。具体说，是利用一个驱动器来驱动多台直流无刷电机启动、停止、调速和故障保护的控制装置。
【背景技术】
[0002]近年来，世界各国对工业领域的节能减排要求越来越高，新的能效标准不断推出并开始强制实施。作为高效率电机代表的直流无刷电机，已经开始推广应用。而直流无刷电机的驱动就显得尤为重要。
[0003]在直流无刷电机应用领域，大都是采用驱动器来对直流无刷电机进行控制。其中的驱动器包括处理器和变频电路。目前，采用多台电机并联运行的场合较多。在采用多台电机并联的场合，都是用多台驱动器来分别驱动多台电机，即驱动器与电机间呈一对一的关系，例如采用两台驱动器来分别驱动两台电机。也有采用一台驱动器来驱动两台电机的。由于前者需要多台(如两台)驱动器对多台(如两台)电机分别进行驱动，需要多台(如两台)驱动器的安装空间、多套(如两套)电源线和控制线，不仅电路结构复杂、制造成本较高，而且由于元器件的特性差异、安装环境或电路信号传输问题等因素会带来两台电机的同步性变差。后者表面上看是采用一个驱动器控制两台电机，实际上其中的驱动器是由一个处理器和两个变频电路集成在一起的专用驱动器，其实质仍旧使用两个驱动器来分别控制两台直流无刷电机。总之，采用上述两种控制方法，一台电机需要一个变频电路，需要的变频电路多，制造成本闻。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的问题是提供一种直流无刷电机控制装置。采用这种直流无刷电机控制装置，可降低制造成本，提高两台或两台以上多台电机的同步性。
[0005]本实用新型要解决的上述问题由以下技术方案实现:
[0006]本实用新型的直流无刷电机控制装置，包括一个驱动器，所述驱动器含有一个变频电路和一个处理器，所述处理器的输出端通过导线与所述变频电路的输入端相连，其特征在于所述处理器是具有多于两路且不多于六路脉宽调制发波功能的处理器，所述变频电路具有多于两个且不多于六个功率开关器件，变频电路的输出端与至少两个直流无刷电机相连。所述变频电路是三相绕组变频电路，所述直流无刷电机是三相绕组直流无刷电机。
[0007]所述直流无刷电机内安装位置传感器，所述位置传感器均与处理器相连。
[0008]所述处理器与各个所述直流无刷电机同一相输出端口间均安装有电流传感器。
[0009]所述变频电路是单相绕组变频电路，所述直流无刷电机是单相绕组直流无刷电机。
[0010]所述单相绕组直流无刷电机内均有位置传感器，所述位置传感器均与处理器相连。
[0011]所述处理器与各个单相绕组直流无刷电机的同一相输出端口间均安装有电流传感器。
[0012]采取上述方案，具有以下优点:
[0013]由上述方案可以看出，由于所述处理器是具有不多于六路脉宽调制发波功能的处理器，通过所述变频电路的输出端与至少两台直流无刷电机相连，可同时对两台或两台以上直流无刷电机进行控制。由于由一个驱动器同时对两台或两台以上直流无刷电机进行控制，与【背景技术】中一个驱动器控制一台直流无刷电机相比，需要的驱动器少，配线简单、安装容易、节约空间，可大大降低生产和安装成本。
[0014]由于所述处理器是具有不多于六路脉宽调制发波功能的处理器，因此可以使用通用性强、低价位的普通工业控制处理器就可实现对直流无刷电机的控制功能。又由于并联中的各台电机享有完全相同的电流电压相位，可以确保各台电机在运行中的同步性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的直流无刷电机控制装置原理示意图；
[0016]图2是采用三相绕组变频电路的直流无刷电机控制装置原理示意图；
[0017]图3是采用单相绕组变频电路的直流无刷电机控制装置原理示意图；
[0018]图4是采用单相绕组变频电路的直流无刷电机又一种控制装置原理示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本实用新型的直流无刷电机控制装置包括一个驱动器，所述驱动器含有一个变频电路I和一个处理器MCU，所述处理器MCU的输出端借助导线与变频电路I的输入端相连。其中的处理器MCU是具有六路脉宽调制发波功能的处理器MCU，所述变频电路I具有六个功率开关器件2，变频电路I的输出端与两台(或多台)直流无刷电机相连。由于处理器MCU是具有六路脉宽调制发波功能的处理器，被驱动的直流无刷电机数量既可以是两个、三个、四个，也可以是五个、六个，具体数量视需要而定。
[0020]如图1所示，所述变频电路I为三相绕组变频电路，所述直流无刷电机M为三相绕组直流无刷电机。所述直流无刷电机M内均安装有位置传感器HS，所述位置传感器均通过导线与处理器MCU相连。所述位置传感器HS可以是霍尔效应位置传感器、脉冲编码器等。
[0021]见图2，对于三相绕组直流无刷电机而言，也可以采用在所述变频电路I与各个直流无刷电机M的同一相输出端间均安装电流传感器来实现转子位置的检测。
[0022]见图3，所述变频电路I为单相绕组变频电路，所述直流无刷电机M为单绕组直流无刷电机。其中，所述单相绕组直流无刷电机M内均安装有位置传感器HS，所述位置传感器均通过导线与处理器MCU相连。所述位置传感器HS可以是霍尔效应位置传感器、脉冲编码
翌坐-nfr ο
[0023]见图4，对于单相绕组直流无刷电机而言，也可以采用在所述变频电路I与各个直流无刷电机M的同一相输出端间均安装电流传感器CT来实现电机转子位置的检测。
[0024]根据电机原理,直流无刷电机M属于永磁同步电动机的范畴,其励磁由固定在转子表面的永磁体提供，定子旋转磁场必须与转子磁场的的方向一致，才能提供恒定的电磁转矩使转子旋转。如果转子位置信息不正确，施加的定子电流磁场大小和方向就会发生偏差，造成直流无刷电机M发振或失步，使启动失败。[0025]为解决这一问题，在直流无刷电机M内安装位置传感器HS的情况下，本实用新型采用转子位置微动比较法，即在按照单台电机的启动方法先启动一台电机的同时，检测所有电机的位置信号，如果所有电机的位置信号状态一致，则继续按照既定控制算法启动运行，此时多台直流无刷电机M进入同步运行状态。如果其它电机的位置信号状态不一致，则控制器复位重启。
[0026]对于单相单绕组直流无刷电机来说，由于转子磁场和定子磁场只有同向和反向两种相对状态，因此，一般情况下只要经过一次到两次调整，就能使所有电机进入同步运行。如果并联中的电机有一台发生失步或其它故障，则其反馈回来的转子位置信号与其它电机的转子位置信号产生偏差，这时，驱动器即可停止电压输出，发出报警信号，并尝试重新启动。如果启动/报警重复多次(例如五次)仍不能恢复正常，则驱动器会进入自锁保护状态。
[0027]对于三相直流无刷电机来说，按照单台电机的启动方法先启动一台电机时，由于驱动器驱动第一台三相直流无刷电机所产生的换相电压形成了一个旋转工作电压，其它电机被驱动器所产生的驱动电压强制驱动，可以迅速进入与第一台电机同步的工作状态。此时检测所有电机的位置信号，如果所有电机的位置信号状态一致，则继续按照既定控制算法启动运行。如果其它电机的位置信号状态不一致，则控制器复位重启。如果启动/报警重复多次(例如五次)仍不能恢复正常，则驱动器会进入自锁保护状态。
[0028]在直流无刷电机M内没有安装位置传感器HS的情况下，本实用新型采用强制同步法起动电机。此时，驱动器按照预先设定的电压和频率曲线，直接开环输出旋转电压并逐步提高输出频率和输出电压，输出频率提升至某一预设的切换频率后切换至无位置传感器速度闭环控制。在启动第一台电机的同时，根据安装在输出端口上的电流检测器检测所有电机的同一相电流信号。如果所有电机的同一相电流信号状态一致，则继续按照既定控制算法启动运行，此时多台直流无刷电机进入同步运行状态。如果其它电机的同一相相电流信号状态与第一台电机不一致，说明其它电机失步，则控制器复位重启。
[0029]另外，直流无刷电机M的无位置传感器HS速度闭环控制法、有感应电压检测法和无位置传感器Hs矢量控制法。上述控制技术均为成熟技术，这里不再叙述。
【权利要求】
1.直流无刷电机控制装置，包括一个驱动器，所述驱动器含有一个变频电路(I)和一个处理器(MCU)，所述处理器(MCU)的输出端通过导线与所述变频电路(I)的输入端相连，其特征在于所述处理器(MCU)是具有多于两路且不多于六路脉宽调制发波功能的处理器(MCU)，所述变频电路(I)具有多于两个且不多于六个功率开关器件(2)，变频电路(I)的输出端与至少两个直流无刷电机(M)相连。
2.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述变频电路(I)是三相绕组变频电路，所述直流无刷电机(M)是三相绕组直流无刷电机。
3.根据权利要求2所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述直流无刷电机(M)内安装位置传感器(HS)，所述位置传感器(HS)均与处理器(MCU)相连。
4.根据权利要求2所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述处理器(MCU)与各个所述直流无刷电机(M)同一相输出端口间均安装有电流传感器(CO。
5.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述变频电路(I)是单相绕组变频电路，所述直流无刷电机(M)是单相绕组直流无刷电机。
6.根据权利要求5所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述单相绕组直流无刷电机内均有位置传感器(HS)，所述位置传感器(HS)均与处理器(MCU)相连。
7.根据权利要求5所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述处理器(MCU)与各个单相绕组直流无刷电机(M)的同一相输出端口间均安装有电流传感器(CT)。
【文档编号】H02P6/16GK203691302SQ201420018386
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】戴政, 孔小明 申请人:江苏仁源电气有限公司
【专利摘要】本实用新型公开一种直流无刷电机控制装置。具体说，是利用一个驱动器来驱动多台直流无刷电机启动、停止、调速和故障保护的控制装置。它包括一个驱动器，所述驱动器含有一个变频电路和一个处理器，所述处理器的输出端通过导线与所述变频电路的输入端相连，其特点是所述处理器是具有多于两路且不多于六路脉宽调制发波功能的处理器，所述变频电路具有多于两个且不多于六个功率开关器件，变频电路的输出端与至少两个直流无刷电机相连。采用这种直流无刷电机控制装置，可降低制造成本，提高两台或两台以上多台电机的同步性。
【专利说明】直流无刷电机控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电机控制装置。具体说，是利用一个驱动器来驱动多台直流无刷电机启动、停止、调速和故障保护的控制装置。
【背景技术】
[0002]近年来，世界各国对工业领域的节能减排要求越来越高，新的能效标准不断推出并开始强制实施。作为高效率电机代表的直流无刷电机，已经开始推广应用。而直流无刷电机的驱动就显得尤为重要。
[0003]在直流无刷电机应用领域，大都是采用驱动器来对直流无刷电机进行控制。其中的驱动器包括处理器和变频电路。目前，采用多台电机并联运行的场合较多。在采用多台电机并联的场合，都是用多台驱动器来分别驱动多台电机，即驱动器与电机间呈一对一的关系，例如采用两台驱动器来分别驱动两台电机。也有采用一台驱动器来驱动两台电机的。由于前者需要多台(如两台)驱动器对多台(如两台)电机分别进行驱动，需要多台(如两台)驱动器的安装空间、多套(如两套)电源线和控制线，不仅电路结构复杂、制造成本较高，而且由于元器件的特性差异、安装环境或电路信号传输问题等因素会带来两台电机的同步性变差。后者表面上看是采用一个驱动器控制两台电机，实际上其中的驱动器是由一个处理器和两个变频电路集成在一起的专用驱动器，其实质仍旧使用两个驱动器来分别控制两台直流无刷电机。总之，采用上述两种控制方法，一台电机需要一个变频电路，需要的变频电路多，制造成本闻。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的问题是提供一种直流无刷电机控制装置。采用这种直流无刷电机控制装置，可降低制造成本，提高两台或两台以上多台电机的同步性。
[0005]本实用新型要解决的上述问题由以下技术方案实现:
[0006]本实用新型的直流无刷电机控制装置，包括一个驱动器，所述驱动器含有一个变频电路和一个处理器，所述处理器的输出端通过导线与所述变频电路的输入端相连，其特征在于所述处理器是具有多于两路且不多于六路脉宽调制发波功能的处理器，所述变频电路具有多于两个且不多于六个功率开关器件，变频电路的输出端与至少两个直流无刷电机相连。所述变频电路是三相绕组变频电路，所述直流无刷电机是三相绕组直流无刷电机。
[0007]所述直流无刷电机内安装位置传感器，所述位置传感器均与处理器相连。
[0008]所述处理器与各个所述直流无刷电机同一相输出端口间均安装有电流传感器。
[0009]所述变频电路是单相绕组变频电路，所述直流无刷电机是单相绕组直流无刷电机。
[0010]所述单相绕组直流无刷电机内均有位置传感器，所述位置传感器均与处理器相连。
[0011]所述处理器与各个单相绕组直流无刷电机的同一相输出端口间均安装有电流传感器。
[0012]采取上述方案，具有以下优点:
[0013]由上述方案可以看出，由于所述处理器是具有不多于六路脉宽调制发波功能的处理器，通过所述变频电路的输出端与至少两台直流无刷电机相连，可同时对两台或两台以上直流无刷电机进行控制。由于由一个驱动器同时对两台或两台以上直流无刷电机进行控制，与【背景技术】中一个驱动器控制一台直流无刷电机相比，需要的驱动器少，配线简单、安装容易、节约空间，可大大降低生产和安装成本。
[0014]由于所述处理器是具有不多于六路脉宽调制发波功能的处理器，因此可以使用通用性强、低价位的普通工业控制处理器就可实现对直流无刷电机的控制功能。又由于并联中的各台电机享有完全相同的电流电压相位，可以确保各台电机在运行中的同步性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的直流无刷电机控制装置原理示意图；
[0016]图2是采用三相绕组变频电路的直流无刷电机控制装置原理示意图；
[0017]图3是采用单相绕组变频电路的直流无刷电机控制装置原理示意图；
[0018]图4是采用单相绕组变频电路的直流无刷电机又一种控制装置原理示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本实用新型的直流无刷电机控制装置包括一个驱动器，所述驱动器含有一个变频电路I和一个处理器MCU，所述处理器MCU的输出端借助导线与变频电路I的输入端相连。其中的处理器MCU是具有六路脉宽调制发波功能的处理器MCU，所述变频电路I具有六个功率开关器件2，变频电路I的输出端与两台(或多台)直流无刷电机相连。由于处理器MCU是具有六路脉宽调制发波功能的处理器，被驱动的直流无刷电机数量既可以是两个、三个、四个，也可以是五个、六个，具体数量视需要而定。
[0020]如图1所示，所述变频电路I为三相绕组变频电路，所述直流无刷电机M为三相绕组直流无刷电机。所述直流无刷电机M内均安装有位置传感器HS，所述位置传感器均通过导线与处理器MCU相连。所述位置传感器HS可以是霍尔效应位置传感器、脉冲编码器等。
[0021]见图2，对于三相绕组直流无刷电机而言，也可以采用在所述变频电路I与各个直流无刷电机M的同一相输出端间均安装电流传感器来实现转子位置的检测。
[0022]见图3，所述变频电路I为单相绕组变频电路，所述直流无刷电机M为单绕组直流无刷电机。其中，所述单相绕组直流无刷电机M内均安装有位置传感器HS，所述位置传感器均通过导线与处理器MCU相连。所述位置传感器HS可以是霍尔效应位置传感器、脉冲编码
翌坐-nfr ο
[0023]见图4，对于单相绕组直流无刷电机而言，也可以采用在所述变频电路I与各个直流无刷电机M的同一相输出端间均安装电流传感器CT来实现电机转子位置的检测。
[0024]根据电机原理,直流无刷电机M属于永磁同步电动机的范畴,其励磁由固定在转子表面的永磁体提供，定子旋转磁场必须与转子磁场的的方向一致，才能提供恒定的电磁转矩使转子旋转。如果转子位置信息不正确，施加的定子电流磁场大小和方向就会发生偏差，造成直流无刷电机M发振或失步，使启动失败。[0025]为解决这一问题，在直流无刷电机M内安装位置传感器HS的情况下，本实用新型采用转子位置微动比较法，即在按照单台电机的启动方法先启动一台电机的同时，检测所有电机的位置信号，如果所有电机的位置信号状态一致，则继续按照既定控制算法启动运行，此时多台直流无刷电机M进入同步运行状态。如果其它电机的位置信号状态不一致，则控制器复位重启。
[0026]对于单相单绕组直流无刷电机来说，由于转子磁场和定子磁场只有同向和反向两种相对状态，因此，一般情况下只要经过一次到两次调整，就能使所有电机进入同步运行。如果并联中的电机有一台发生失步或其它故障，则其反馈回来的转子位置信号与其它电机的转子位置信号产生偏差，这时，驱动器即可停止电压输出，发出报警信号，并尝试重新启动。如果启动/报警重复多次(例如五次)仍不能恢复正常，则驱动器会进入自锁保护状态。
[0027]对于三相直流无刷电机来说，按照单台电机的启动方法先启动一台电机时，由于驱动器驱动第一台三相直流无刷电机所产生的换相电压形成了一个旋转工作电压，其它电机被驱动器所产生的驱动电压强制驱动，可以迅速进入与第一台电机同步的工作状态。此时检测所有电机的位置信号，如果所有电机的位置信号状态一致，则继续按照既定控制算法启动运行。如果其它电机的位置信号状态不一致，则控制器复位重启。如果启动/报警重复多次(例如五次)仍不能恢复正常，则驱动器会进入自锁保护状态。
[0028]在直流无刷电机M内没有安装位置传感器HS的情况下，本实用新型采用强制同步法起动电机。此时，驱动器按照预先设定的电压和频率曲线，直接开环输出旋转电压并逐步提高输出频率和输出电压，输出频率提升至某一预设的切换频率后切换至无位置传感器速度闭环控制。在启动第一台电机的同时，根据安装在输出端口上的电流检测器检测所有电机的同一相电流信号。如果所有电机的同一相电流信号状态一致，则继续按照既定控制算法启动运行，此时多台直流无刷电机进入同步运行状态。如果其它电机的同一相相电流信号状态与第一台电机不一致，说明其它电机失步，则控制器复位重启。
[0029]另外，直流无刷电机M的无位置传感器HS速度闭环控制法、有感应电压检测法和无位置传感器Hs矢量控制法。上述控制技术均为成熟技术，这里不再叙述。
【权利要求】
1.直流无刷电机控制装置，包括一个驱动器，所述驱动器含有一个变频电路(I)和一个处理器(MCU)，所述处理器(MCU)的输出端通过导线与所述变频电路(I)的输入端相连，其特征在于所述处理器(MCU)是具有多于两路且不多于六路脉宽调制发波功能的处理器(MCU)，所述变频电路(I)具有多于两个且不多于六个功率开关器件(2)，变频电路(I)的输出端与至少两个直流无刷电机(M)相连。
2.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述变频电路(I)是三相绕组变频电路，所述直流无刷电机(M)是三相绕组直流无刷电机。
3.根据权利要求2所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述直流无刷电机(M)内安装位置传感器(HS)，所述位置传感器(HS)均与处理器(MCU)相连。
4.根据权利要求2所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述处理器(MCU)与各个所述直流无刷电机(M)同一相输出端口间均安装有电流传感器(CO。
5.根据权利要求1所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述变频电路(I)是单相绕组变频电路，所述直流无刷电机(M)是单相绕组直流无刷电机。
6.根据权利要求5所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述单相绕组直流无刷电机内均有位置传感器(HS)，所述位置传感器(HS)均与处理器(MCU)相连。
7.根据权利要求5所述的直流无刷电机控制装置，其特征在于所述处理器(MCU)与各个单相绕组直流无刷电机(M)的同一相输出端口间均安装有电流传感器(CT)。
【文档编号】H02P6/16GK203691302SQ201420018386
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】戴政, 孔小明 申请人:江苏仁源电气有限公司
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