[发明专利]单相直流永磁无刷电机控制器、控制方法和电机动力系统

权利要求书

1.一种单相直流永磁无刷电机的控制器，其特征在于，包括：位置信号采集模块、脉冲占空比计算模块、脉冲切换模块和脉冲输出模块；其中，

位置信号采集模块与脉冲切换模块连接，用于采集转子位置信息，所述转子位置信息包括电机转子启动位置和电机转子运行位置；

脉冲占空比计算模块与脉冲输出模块连接，用于根据给定速度得到脉冲占空比并将脉冲占空比发送给脉冲输出模块；

脉冲输出模块与脉冲占空比计算模块、脉冲切换模块连接，用于输出脉冲方波，脉冲输出模块包括两个定时器，两个定时器分别产生两路脉冲方波，并根据脉冲占空比调节定时器输出的脉冲方波的占空比，脉冲输出模块在脉冲切换模块的切换下，输出其中一路脉冲方波；

脉冲切换模块与位置信号采集模块、脉冲输出模块连接，用于根据转子位置信息和当前的脉冲输出状态确定是否切换脉冲输出状态，如果是，则将当前输出的脉冲方波切换为另一路脉冲方波，否则，不切换当前输出的脉冲方波。

2.根据权利要求1所述的单相直流永磁无刷电机的控制器，其特征在于，所述控制器还包括启动模块，所述启动模块与位置信号采集模块、脉冲输出模块连接，用于检测启动信号，并触发脉冲输出模块输出脉冲、启动电机，还通过监测转子位置信息判断电机是否成功启动。

3.根据权利要求1所述的单相直流永磁无刷电机的控制器，其特征在于，所述位置信号采集模块包括位置可用判断模块，所述位置可用判断模块用于根据设备运行阶段和当前脉冲输出状态判断采集到的位置信号是否可用，可用则保留该位置信号。

4.根据权利要求1所述的单相直流永磁无刷电机的控制器，其特征在于，所述脉冲占空比计算模块还与位置信号采集模块连接，所述脉冲占空比计算模块包括速度反馈模块、电流反馈模块、速度调节器和电流调节器；所述速度反馈模块与速度调节器连接，用于根据转子位置信息获取电机实际转速，并将电机实际转速传输给速度调节器；所述电流反馈模块与电流调节器连接，用于采集电机驱动电路的电流，并将电流传输给电流调节器；所述速度调节器用于根据给定速度和电机实际转速进行速度调节；所述电流调节器与速度调节器连接，用于根据速度调节的结果和电机驱动电路的电流进行电流调节，得到脉冲占空比。

5.一种单相直流永磁无刷电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

循环获取当前转子位置信息和当前输出脉冲状态；

按给定速度控制电机运行，所述按给定速度控制电机运行的方法包括：获取给定速度，并根据给定速度得到脉冲占空比；根据当前转子位置信息和当前输出脉冲状态确定是否切换脉冲输出状态，如果是，则将当前脉冲输出切换为另一路脉冲输出，否则，根据脉冲占空比调节当前脉冲输出的脉冲占空比。

6.根据权利要求5所述的单相直流永磁无刷电机的控制方法，其特征在于，所述获取给定速度之前，先循环检测启动信号，检测到启动信号后启动电机，所述启动电机的方法包括：根据当前转子位置信息间歇触发输出脉冲，在给定时间内实时监测电机转速和旋转方向，如果转子未顺利转动或方向不正确，则重新启动电机。

7.根据权利要求5所述的单相直流永磁无刷电机的控制方法，其特征在于，所述根据给定速度得到脉冲占空比的方法包括：根据给定速度和电机实际转速进行速度PID运算，再根据速度PID运算结果和驱动电路的电流进行电流PID运算，得出脉冲占空比。

8.根据权利要求5所述的单相直流永磁无刷电机的控制方法，其特征在于，所述根据当前转子位置信息和当前输出脉冲状态确定是否切换脉冲输出状态的方法包括：如果转子位置不变，则不切换脉冲输出；如果转子位置变化，则关闭当前脉冲输出，然后激活另一路脉冲输出。

9.一种单相直流永磁无刷电机动力系统，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的单相直流永磁无刷电机的控制器、电机和电机驱动电路，所述电机驱动电路包括功率控制元件，所述控制器的脉冲输出模块和功率控制元件相连，控制器通过功率控制元件控制电机旋转运行。

10.一种临近空间的飞艇，其特征在于，包括：权利要求9所述的单相直流永磁无刷电机动力系统。