[发明专利]一种直流电机软启动控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种直流电机软启动控制方法及系统，所述方法包括：将电机启动过程分为电容充电阶段和位于电容充电阶段后的电机启动阶段，在电容充电阶段，驱动波形为PWM脉冲，在电机启动阶段，驱动波形为高电平直流电压。采用本发明的技术方案，无需采用软启动电阻就可以实现电机软启动，实现方式简单。

技术领域

本发明涉及直流电机控制领域，尤其涉及一种直流电机软启动控制方法及系统。

背景技术

直流电机广泛应用于航空航天、冶金、新能源、纺织制造等领域，其具有结构简单，成本低，控制方便的优点。小型直流电机控制简单，仅通过提供直流电源即可启动工作，但部分情况下会存在启动电流大，启动困难等问题，常规的软启动控制方法都是通过增加软起电阻，抑制启动尖峰电流，实现电机软启动。该方法虽然可以在一定程度上解决电机启动问题，但软起电阻需求功耗较大，存在散热问题，且会降低系统效率，增加系统成本和体积。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的直流电机启动时采用软起电阻导致功耗大散热难的技术问题，本发明提出一种直流电机软启动控制方法及系统的解决方案。

本发明实施例中，提供了一种直流电机软启动控制方法，其包括：

将电机启动过程分为电容充电阶段和位于电容充电阶段后的电机启动阶段，在电容充电阶段，驱动波形为PWM脉冲，在电机启动阶段，驱动波形为高电平直流电压。

本发明实施例中，所述PWM脉冲中，导通时间和关断时间t_on、t_off通过如下公式计算得到：

其中，V_DR为电机驱动电路输出电压，V_C为电机端口滤波电路等效电容两端电压，R_DR为电机驱动线路等效电阻，L_DR为电机驱动线路等效电感，C为设置于电机与驱动电路之间的滤波电路等效电容，R_m为直流电机内阻，L_m为直流电机线圈电感，I_DR为驱动电流，I_C为电容电流，I_m为电机电流。

本发明实施例中，所述PWM脉冲的频率通过如下方式获得：

将所述PWM脉冲设定为固定占空比，并设置初始频率，然后将初始频率增大一倍并判断是否会触发过流保护，来快速找到f_x与f_y，其中，f_x为不会触发过流保护的频率值，f_y为会触发过流保护的频率值，接下来将初始频率设置为(f_x+f_y)/2，继续判断是否会触发过流保护，通过多次迭代，得到最终的f_x作为所述PWM脉冲的频率。

本发明实施例中，使用驱动电流峰值反馈值及驱动峰值电流指令值进行环路调节，来得到所述PWM脉冲的频率。

本发明实施例中，还提供了一种直流电机软启动控制系统，其包括：控制单元、驱动电路及电机，所述控制单元用于控制所述驱动电路发出驱动信号，驱动所述电机工作，所述控制单元将所述电机的启动过程分为电容充电阶段和位于电容充电阶段后的电机启动阶段，在电容充电阶段，所述驱动信号的波形为PWM脉冲，在电机启动阶段，所述驱动信号的波形为高电平直流电压。

本发明实施例中，所述驱动电路和所述电机之间还设置有电机端口滤波电路，所述控制单元和所述电机驱动电路之间还设置有电流检测与保护电路。

本发明实施例中，所述PWM脉冲中，导通时间和关断时间t_on、t_off通过如下公式计算得到：