[实用新型]一种新型无刷直流电机无位置传感器控制系统

说明书

本实用新型提供一种新型无刷直流电机无位置传感器控制系统，硬件包括主控芯片、电路板、触摸显示屏；电路板上有逆变路和采样电路，逆变路在主电路中连接电源和电机；采样电路连接电机输入和主控芯片；触摸显示屏具备指令输入和显示两种功能，与主控芯片连接；采样电路包含电机端电压连续采样电路和采样值处理电路，将端电压连续采样电路的电压值转换为数字信号，传递给主控芯片；主控芯片中的PWM生成模块获取控制换相模块和电流调节模块的信息后，将控制电流传递给主电路的逆变电路，实现电机的控制；当非导通相的端电压相邻两时刻的差值在特定范围内时换相，启动时人为给定一个导通状态，以相同的方法得到下一个换相时刻，实现电机快速启动。

技术领域

本发明涉及一种控制系统，特别是涉及一种新型无刷直流电机无位置传感器控制系统。

背景技术

无刷直流电机的控制方式主要有两类，有位置传感器控制方式和无位置传感器控制方式。无位置传感器控制方式是目前比较广泛使用且较为新颖的一类控制方式，包含有反电动势控制方法、磁链计算法、状态观测器法和人工神经网络控制法等。传统的反电动势控制法中存在诸多的问题，比如反电动势过零点的检测不准、二极管续流的不可避免、需要人为的延时三十度电角度换相，以及三段式启动的时间过长等。这些问题都会给无刷直流电机的控制性能上带来巨大的影响，同时也加大了工作人员对软硬件的工作处理量。

无刷直流电机的反电动势波形呈现为梯形波，而端电压为反电动势波形的基础上叠加一个PWM（脉冲宽度调制）信号，故在接近换相的时刻我们能观察到非导通相端电压中前后相邻的PWM中点的差值在不断减小，最终在非导通相端电压中前后相邻的PWM中点差值很小的范围内电机进行了换相。由于反电动势不是理想平顶波，定子齿槽气隙不均匀和在换相期间电流发生波动等原因，都会造成转矩脉动的加剧。

另外，传统的三段式启动需要电机达到一定的转速后才能切换到无位置控制的程序中，这样的启动方式势必在电机启动的快速性上大打折扣，所以电机的启动控制上也需要做相应的革新。

无刷直流电机无位置传感器关键控制技术的创新，可以解决安装位置传感器给系统带来工艺复杂、受工作运行环境限制等诸多问题，同时可以提高系统可靠性和抗干扰性能，具有十分重要的理论研究意义与实践应用价值。随着各领域科学技术的发展和环境污染等问题的不断出现，近年来世界各地政府意识到，大力发展新能源电动车辆是解决日益严重的石油资源短缺和环境问题的有效途径之一，电动车以其小巧方便、节能、环保的特点，得到迅速发展。电动车中的无刷直流电机的控制技术是电动车的核心技术，所以这种新型无刷直流电机无位置传感器控制系统的设计，对于解决石油资源短缺和环境污染问题，具有长远的战略意义。

发明内容

因此，本发明为了克服传统反电动势控制方法和三段式启动方法的缺陷，提供了一种新型无刷直流电机无位置传感器控制系统，实现无位置传感器无刷直流电机的直接换相和快速启动。

本发明所采用的技术方案是：一种新型无刷直流电机无位置传感器控制系统，其特征在于：硬件包括主控芯片、电路板、触摸显示屏。

所述主控芯片装在电路板上。

所述电路板板为PCB板（印制电路板），电路板上印制有开关电路和采样电路，所述开关电路串接在电源和电机连接的主电路中；所述采样电路连接电机输入和主控芯片。

所述触摸显示屏具备指令输入和显示两种功能，与主控芯片连接。

电源与电机连接的主电路中，直流电源正极串接保险丝和开关后，与开关管连接；直流电源的负极直接与开关管连接；在开关和开关管之间，引出电容器与电源的负极连接。

所述采样电路中包含电机端电压连续采样电路和采样值处理电路，采样值处理电路将端电压连续采样电路的电压值转换为数字信号，传递给主控芯片。