[发明专利]永磁无刷直流电机控制方法及驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁无刷直流电机控制方法及驱动器，属于变频电机驱动领域。

背景技术

在电动机应用中，交流电动机一直被广泛的应用于各行业领域内，但随着工业制造技术要求的提高，及在环境问题和能量损耗受到日益重视的今天，交流电动机因其性能在调速的无极化和精细化上达不到客观要求，加之效率偏低，能量浪费严重，近年来在越来越多的地方被直流电机所取代。在空调领域中，由于用户对舒适度和节能性要求的提高，空调制造商不得不致力于电机效率的调高和无极调速的方向，以使空调工作于恰好满足用户要求的程度。基于此点，直流无刷电机在空调的风机和压缩机中使用的比重日益加重。

从电机位置检测角度来说，在现有的直流无刷电机驱动技术中，以120度直流无刷电机(BLDC)的应用较为广泛，在BLDC驱动中，电机的转速和位置检测有两种方式，霍尔传感器和反电动势过零检测，霍尔传感器通常需要内置在电机的定子和转子之间，采用这种方式增加了电机制造工艺的复杂性，一旦传感器损坏，电机也随之不能使用。反电势过零检测不需要传感器，这使得它在最近几年广受欢迎，但反电势过零检测仍然有不可忽视的缺点：随着转速在大范围内的急速变化，会给检测电路中的滤波电路带来一定的相移，另外功率模块中的续流二极管，也会带来一定的相移变化，导致过零检测出现偏差。而且这种检测方式要求被检测相不能导通，不适用于180度直流电机(PMSM)的转速位置检测。在180度直流电机(PMSM)驱动中，通常采用位置估算的方法进行位置检测，但此种方法依赖于精确的数学模型，是一种开环的方法，一旦电机内部出现意外的扰动变化，就会导致电机失步。

从中央处理单元的角度来讲，现有的180度直流正弦波驱动通常采用DSP芯片来驱动，因为传统的51单片机片上资源不够丰富，使得传统的单片机不能够胜任正弦波直流电机驱动的信号和数学模型处理，而DSP芯片的资源对PMSM来说并不能得到最大的利用，存在一定程度的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术及其实际应用中的不足，提供一种低功耗，高普适性和低成本的替代性永磁直流无刷电机的驱动器控制方法和驱动器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该永磁无刷直流电机驱动器控制方法，其

特征在于：步骤如下：

1.1系统初始化运行；包括中央处理单元及电路中其它芯片的上电初始化；

1.2系统对功率模块的直流母线电压进行采集，多次采集取平均值后，送入逻辑运算单元进行比较；

1.3系统对采集电压进行过压判断，如果电压过高，则系统控制发出中断信号使电机停转；如果电压正常，系统采集光电编码信号；

1.4光电编码信号经过系统内部的处理和计算，得到转子的位置和实际转速；

1.5系统计算得到的实际转速与上位机命令给出的目标值取偏差，获取目标电压值；

1.6目标电压值经过坐标系转换得到动态矢量空间的电压值，经过PWM转换电路计算得到PWM输出信号，如果功率模块没有报警，则PWM信号输出，回到系统电压采集，重复进行，如果功率模块报警，则系统发出故障中断信号，电机停转。

一种实现权利要求1控制方法的永磁无刷直流电机驱动器，其特征在于：包括开关电源电路、电平转换电路、功率模块、PMSM电动机、母线电压检测电路、PWM转换电路、光电编码器、中央处理单元和上位机，开关电源电路一端与功率模块相连，一端通过电平转换与中央处理单元相连，中央处理单元通过PWM转换电路与功率模块相连，DC310V输入与功率模块相连，功率模块三相输出与PMSM电动机相连，PMSM电动机与光电编码器相连，光电编码器与中央处理单元相连，功率模块三相输出同时与中央处理单元相连，DC310V输入与母线电压检测电路相连，母线电压检测电路与中央处理单元相连。

所述中央处理单元采用16位超低功耗混合信号处理器MSP430，中央处理单元集成了许多的数字，模拟电路。与16位微处理器集在一起而形成高性能的处理机，具有强大的处理能力和运行速度，功耗超低，应用方便等优点。

所述开关电源电路与电平转换电路连接通过电平转换电路的转换作用为中央处理单元提供工作电源，开关电源电路与功率模块连接，为其直接提供工作电压；

所述PWM转换电路分别与中央处理单元的PWM信号输出端、功率模块连接，中央处理单元输出的PWM信号端经PWM转换电路实现PWM信号的变换，变换后的PWM信号进入功率模块，实现电机的停转，PWM转换电路采用PWM变换芯片GAL16VB。