[发明专利]一种爪极同步电机的驱动系统及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动系统，具体是指一种爪极同步电机的驱动系统及其驱动方法。

背景技术

目前，爪极同步电机(以下简称“电机”)因为其结构简单、性能可靠、价格低廉等特点而在诸如风扇的摇头、空调出风口的风叶调节以及微波炉的转盘驱动等地方得到了较为广泛的应用。

图1所示为传统的电机利用单相交流电源来进行驱动时的结构示意图，即变压器2与电机线圈1相并联，其使用变压器，会使得对爪极电机的开关控制简单，安全性改善，但成本上升和体积变大。随着技术的发展，某些电机甚至设计成可直接连接到电网进行驱动以省去变压器。但是，采用这种驱动方式时，由于电机旋转时工作于同步电机状态，其电流频率为固定的电源频率，因此这种驱动方式不仅效率较低、电机运行电流及电磁噪音较大，而且为了与这种驱动模式配合，电机的结构还必须进行专门设计，从而增加了其制作成本。

为了增加电机的输出转矩和达到需要的低转速，在实际运用时，电机通常还需要配备一个变比较大的减速齿轮箱。这样做的结果虽然使得电机的输出转矩上升，但会产生较大的噪音，其效率也不高。

在同步驱动模式下，由于电机的输出转速是固定的，因此不能满足现代电器对转速进行调节的需求，进而使得电机的应用范围受到了一定限制。或者，人们也可以采用无刷直流电机来替代爪极同步电机以解决噪音、效率和转速调节的问题，但是由于无刷直流电机不仅成本较高，而且由于还需要配备专用的霍尔位置传感器，从而使得无刷直流电机无法像爪极同步电机那样可在高温下运行，因此该种方案也不适合广泛推广。

综上所述，目前人们所采用的这几种驱动模式都不能很好的解决现在爪极同步电机的效率较低、电机调速困难和电机噪音较大的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服目前爪极同步电机的效率较低、电机调速困难及电机噪音较大的问题，提供一种不仅能有效增加电机本身的额定转矩、在产生同样的输出转矩的条件下能降低齿轮箱的变比，而且还可以有效降低噪音、提高效率的一种爪极同步电机的驱动系统。

本发明的另一目的则是提供该爪极同步电机的驱动系统的驱动方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种爪极同步电机的驱动系统，主要由场效应管MOT1、场效应管MOT2、场效应管MOT3及场效应管MOT4所组成的整流电路组成，在该整流电路的两个桥接点之间还连接有转子位置无传感器检测电路。

所述整流电路的两个桥接点分别与爪极同步电机电枢绕组的两个端口相连接。

进一步地，所述的转子位置无传感器检测电路包括依次串接的电阻R1、电阻R2、电阻R3及电阻R4，以及串接在电阻R1与电阻R2的连接点与电阻R3与电阻R4的连接点之间的比较器U，且所述电阻R1和电阻R4分别连接于整流电路的两个桥接点。

为了确保本发明的使用效果，所述电阻R1与电阻R2的比值等于电阻R4与电阻R3的比值。同时，在所述的场效应管MOT1、场效应管MOT2、场效应管MOT3及场效应管MOT4均并联有稳压二极管D。

一种上述爪极同步电机的驱动系统的实现方法，主要包括以下步骤：

(1)本系统按预置的固定频率进行同步驱动，并同时对电枢绕组的反电势进行检测；

(2)判定是否检测到电枢绕组的反电势？是，则执行步骤(3)，否，则返回步骤(1)；

(3)按预设宽度设定待电区的宽度；

(4)检测正半周或负半周反电势的ZCP，计算其频率，并按预设的稳态运行的待电区的电角度生成下半周的待电区的宽度；

(5)判定半周频率是否大于预设最低速度的频率？是，则返回步骤(1)，否，则执行步骤(6)；

(6)检测负半周或正半周反电势的ZCP，计算其频率，并按预设的稳态运行的待电区的电角度生成下半周的待电区的宽度；

(7)判定半周频率是否大于预设最低速度的频率？是，则返回步骤(1)；否，则执行步骤(4)。

进一步地，本发明步骤(4)和步骤(6)中所述的“计算其频率”是指根据公式来计算正半周或者负半周反电势ZCP的电压频率，其中，t_zcp-new为刚发生的ZCP的时间，t_zcp-old为t_zcp-new之前的上一个ZCP发生的时间。