[发明专利]基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统及方法

权利要求书

1.基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：包括

电源控制模块，用于外接交流电源，并经EMI滤波、整流、功率因素补偿后输出直流电压；

IPM驱动模块，用于控制三相无刷直流电机的转速；

三相无刷直流电机，用于输出动力给高压水泵；

所述电源控制模块输出高压直流电压供给IPM驱动模块，所述IPM驱动模块控制三相无刷直流电机输出动力给高压水泵。

2.根据权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述电源控制模块包括依次连接的EMI滤波电路、全桥整流电路、PFC电路，所述EMI滤波电路外接交流电源，所述PFC电路包括升压电感L1、升压二极管D1、场效应管T1、PFC控制芯片IC1，所述全桥整流电路的正输出端与升压电感L1的一端相连接，升压电感L1的另一端与场效应管T1的漏极、升压二极管D1的正极共同连接，所述场效应管T1的源极与全桥整流电路的负输出端，所述场效应管T1的栅极与PFC控制芯片IC1的反馈端相连接，所述升压二极管D1的负极还串联有电阻R1、R2，所述电阻R1、R2连接处与PFC控制芯片IC1的输入端相连接，所述升压二极管D1的负极作为电源控制模块正输入端与IPM驱动模块的电源输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述场效应管T1为MOS管或结型场效应管。

4.根据权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述IPM驱动模块包括单片机IC2、IPM模块、转速调节电路，所述转速调节电路的输出端与单片机IC2的信号输入端相连接，所述IPM模块包括相连接的驱动保护电路、六个IGBT构成的三相电机功率驱动电路，所述单片机IC2的驱动信号输出端与驱动保护电路的输入点相连接，所述驱动保护电路的保护端口与单片机IC2的保护控制信号输入端相连接，所述电源控制模块正输入端与三相电机功率驱动电路电源端相连接，所述三相电机功率驱动电路设有三路输出端，分别与三相无刷直流电机的三相输入端相连接。

5.根据权利要求1或4所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述三相无刷直流电机上设有第一温度传感器RT1，所述IPM驱动模块还包括第二温度传感器RT2，所述第一温度传感器RT1、第二温度传感器RT2的输出端与单片机IC2相连接。

6.根据权利要求1或4所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述转速调节电路为数字编码器RP。

7.根据权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述三相无刷直流电机任意两相的输入端设有反馈电阻RP1、RP2，并分别与单片机IC2的两路电流反馈端相连接。

8.根据权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述升压二极管D1的负极、全桥整流电路的负输出端之间还设有极性滤波电容C1，所述性滤波电容C1的正极与升压二极管D1的负极相连接。

9.根据权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述电源控制模块输出的直流电压为400V。

10.根据权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：还包括辅助电源，所述辅助电源连接在全桥整流电路的输入端，为AC-DC反激降压式开关电源。

11.根据权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述EMI滤波电路外接交流电源的负输入端处设有采样电感L2，并通过发光二极管D2与单片机IC2相连接。

12.根据权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统，其特征在于：所述PFC电路的功率因数不低于99%。

13.基于权利要求1所述的基于无刷直流电机的高压清洗机驱动系统的驱动方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），调节转速调节电路的输出，转速调节电路将给定转速变换为速度控制信号VS输送给单片机IC2内的速度输入模块；

步骤（2），速度输入模块将速度控制信号VS转换为输入转速NI输送给单片机IC2内的误差检测模块；

步骤（3），误差检测模块，输入转速NI和当前转速NO的误差ΔN=NI-NO，输送给单片机IC2内的控制参数生成模块；

步骤（4），控制参数生成模块依据误差ΔN，通过PID调节算法，计算出正弦波驱动电流的频率F、幅值Am，并输送给单片机IC2内的驱动算法模块；

步骤（5），驱动算法模块，依据正弦波驱动电流的频率F、幅值Am和转子当前位置θ，按180度正弦波驱动无位置传感器直流无刷电机控制算法，计算出IPM驱动模块中各IGBT的开关时序Psi、通断时间Tsi； 

步骤（6），根据各IGBT的开关时序Psi、通断时间Tsi，控制IPM驱动模块中的各IGBT的导通顺序和时间，IPM驱动模块合成输出三相正弦波电流输出给三相无刷直流电机, 驱动三相无刷直流电机运转；

步骤（7），单片机IC2检测三相无刷直流电的相电流IP1、IP2输送给单片机IC2内的转子位置转速计算模块，转子位置转速计算模块根据相电流IP1、IP2，计算出三相无刷直流电机的转子当前位置θ和当前转速NO，并将转子当前位置θ输送给驱动算法模块，当前转速NO输送给误差检测模块，形成控制闭环；

步骤（8），重复步骤（4）-步骤（7），直到误差ΔN=0，使三相无刷直流电机当前转速NO与输入转速NI的转速相同。