专利名称：电机超前角的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制无刷电机的装置，特别是关于一种电机超前角的控制装置。
背景技术：
无刷电机依反电动势的波形可分为，永磁同步电机与直流无刷电机。以马达为例， 永磁同步马达具有弦波反电动势，且配合弦波定子电流，以产生定转矩；而直流无刷马达具有梯形波反电动势，且配合方波定子电流，以产生定转矩。直流无刷电机包含一转子与绕有至少一绕组的一定子。由于绕组电感的存在，绕组电压必须超前反电动势一个角度，称之为超前角，超前角是影响电机效率和噪音的重要因素。最佳超前角与转子的转速有关，当转速越高，最佳超前角越大。而典型的直流无刷电机控制器没有控制超前角，因此，在整个转速范围内，电机的运转性能较差。目前，常见的控制装置或使用控制卡或数字运算处理器，透过其中软件的执行以控制超前角，如专利公开案US 2006/0132076A1中所示，这种控制方式的效果虽好，但成本较高；或使用硬件来控制超前角，如专利公告号US 4276504所示。但是现有技术中的两种方法很难对超前角在整个转速范围内都能够实现精确控制，故为了改善此缺点，有必要设计出具系统稳定与成本低的硬件电路控制系统，使得超前角在整个转速范围内都趋于最佳。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种电机超前角的控制装置，具系统稳定与成本低的硬件电路控制系统，使得超前角在整个转速范围内都趋于最佳。为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电机超前角的控制装置，其中所述电机为无刷电机，包含一转子与至少一定子，其特征在于，所述控制装置包括一转子探测器， 设置在转子上，并在所述转子的旋转方向移动一前置角，并产生一位置信号；一超前角控制器，与转子探测器连接，接收所述位置信号与一定子驱动电压的复制信号，并据此产生一换相控制信号，且所述换相控制信号落后于所述位置信号一延迟时间，其中驱动电压复制信号复制于定子驱动电压；以及一驱动器，同超前角控制器以及无刷电机连接，接收所述换相控制信号，并据此产生一驱动信号，所述驱动信号用以控制电机的换相。作为可选的技术方案，进一步包括一电压检测器，所述电压检测器包括一驱动信号传感器，与驱动器连接，检测驱动器产生的驱动信号，并据此产生一驱动检测信号；及一低通滤波器，与驱动信号传感器连接，接收所述驱动检测信号，并据此产生所述驱动检测信号的复制信号。本实用新型的优点在于，通过一位置信号与一驱动电压复制信号，产生一换相控制信号，且换相控制信号落后于位置信号一延迟时间，使无刷电机的超前角在整个转速范围内都趋于最佳，并提供高性能、低成本、强健性好的控制架构。
附图1为本实用新型所述电机超前角的控制装置具体实施方式
的电路构成示意图。附图2为本实用新型所提超前角在最佳状态下所需延迟时间与驱动电压复制信号之间关系的数据图。附图3为本实用新型所提转子探测器的位置关系图。附图4为本实用新型所提无刷电机超前角控制器另一具体实施方式
的电路构成示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的一种电机超前角的控制装置的具体实施方式
做详细说明。请参阅附图1，其为本实用新型所述电机超前角的控制装置具体实施方式
的电路构成示意图。在附图1中，无刷电机系统30包含一无刷电机超前角控制器31与一无刷马达32，其中无刷马达32为无刷电机的其中一适用对象；而无刷马达32包含一转子321与由一驱动电压所供应电能的至少一定子绕组，其中定子绕组包括一第一定子绕组322与一第二定子绕组323。而无刷电机超前角控制器31包括一转子探测器311、一超前角控制电路312及一驱动电路313。其中一种常用的转子探测器311为一霍尔传感器，转子探测器311位于无刷马达 32的定子且产生一位置信号，位置信号具有转子321的位置信息。第一定子绕组322与第二定子绕组323的共同接点接收驱动电压，驱动电压供应电能给第一定子绕组322与第二定子绕组323。超前角控制电路312接收位置信号与一定子驱动电压复制信号，本实施例中，驱动电压复制信号的输入端电连接于驱动电压，故驱动电压复制信号相同于驱动电压；电机转速与电机定子绕组所供应之驱动电压在特性上成正比，亦即驱动电压复制信号无刷马达 32的转速成正比。超前角控制电路312根据驱动电压复制信号电位来延迟位置信号一延迟时间，并产生一换相控制信号，亦即，换相控制信号落后于位置信号此延迟时间。驱动电路313接收换相控制信号，据以产生一驱动信号，驱动信号用以控制无刷马达32定子绕组的换相。在附图1中，无刷马达32更包括一第一晶体管TRl与一第二晶体管TR2，第一晶体管TRl控制第一定子绕组322所流经的一第一绕组电流，第二晶体管TR2控制第二定子绕组323所流经的一第二绕组电流。驱动信号更包括一第一子驱动信号与一第二子驱动信号，第一子驱动信号控制第一绕组电流，第二子驱动信号控制第二绕组电流。请参阅附图2，其为本实用新型所提超前角在最佳状态下所需延迟时间与驱动电压复制信号之间关系的数据图。接着，说明附图2的数据来源。在转子探测器311具有前置角Δ α的状态下，利用驱动电路313接收已知的换相控制信号，并控制无刷马达32，使无刷马达32的超前角最佳化，可以获得所需延迟时间与驱动电压复制信号之间的关系，其间的关系如附图2的复数点数据，其中换相控制信号落后于位置信号所需延迟时间。如第五图所示，驱动电压复制信号与所需延迟时间成反比。接着，说明无刷马达32超前角的最佳化。请参阅附图3，其为本实用新型所提转子探测器的位置关系图。在附图3中，转子探测器311位于无刷马达32的定子侧，且相对于超前角适合的情况下，亦即无刷马达32具有一第一换相位置，预先将转子探测器311在转子的旋转方向(如箭头所示)移动一前置角Δ α后固定，如此，位置信号将超前于无移动转子探测器311的情况，结果，预设超前角为较大的一前置超前角。然后，在对应的转速(或驱动电压)下，根据位置信号、驱动电压复制信号与延迟时间，并利用超前角控制电路312与驱动电路313的控制，使超前角最佳化。而超前角的最佳化是透过延迟所述位置信号所述延迟时间来实现。请参阅附图4，其为本实用新型所提无刷电机超前角控制器另一具体实施方式
的电路构成示意图。附图4中的无刷电机系统90为附图1的无刷电机系统30的变形，两图中的相同符号具有相同的名称与功能。在附图4中，无刷电机超前角控制器36的驱动电路 313采用脉宽调变(PWM)来调速，驱动信号中包含宽度可变的脉冲，亦即，驱动信号中脉宽的大小表示转速的高低。因此，可用驱动信号滤波后所产生的电压信号，来控制超前角控制电路312所要产生的延迟时间，并复制驱动电压。在附图4中，驱动电压复制信号来自驱动信号，而不是电连接于定子绕组的驱动电压。本实施例中无刷电机超前角控制器36，更包括一电压感测电路314，电压感测电路 314包括一驱动信号传感器3141与一低通滤波器3142。驱动信号传感器3141感测驱动信号，据以产生一驱动感测信号；低通滤波器3142由一第五电阻R5与一第四电容C4所构成， 低通滤波器3142接收驱动感测信号，据以产生驱动电压复制信号。而驱动电压复制信号和驱动电压之间具有复制的对应关系。上述的实施例都以单相电机为例，而其中所述的控制原理对三相电机同样有效。本实用新型的特点为，通过一位置信号与一驱动电压复制信号，产生一换相控制信号，且换相控制信号落后于位置信号一延迟时间，使无刷电机的超前角在整个转速范围内都趋于最佳，并提供高性能、低成本、强健性好的控制架构。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种电机超前角的控制装置，其中所述电机为无刷电机，包含一转子与至少一定子， 其特征在于，所述控制装置包括一转子探测器，设置在转子上，并在所述转子的旋转方向移动一前置角，并产生一位置信号；一超前角控制器，与转子探测器连接，接收所述位置信号与一定子驱动电压的复制信号，并据此产生一换相控制信号，且所述换相控制信号落后于所述位置信号一延迟时间，其中驱动电压复制信号复制于定子驱动电压；以及一驱动器，同超前角控制器以及无刷电机连接，接收所述换相控制信号，并据此产生一驱动信号，所述驱动信号用以控制电机的换相。
2.根据权利要求1所述的电机超前角的控制装置，其特征在于，进一步包括一电压检测器，所述电压检测器包括一驱动信号传感器，与驱动器连接，检测驱动器产生的驱动信号，并据此产生一驱动检测信号；及一低通滤波器，与驱动信号传感器连接，接收所述驱动检测信号，并据此产生所述驱动检测信号的复制信号。
专利摘要本实用新型是一种电机超前角的控制装置，其中所述电机为无刷电机，包含一转子与至少一定子，其特征在于，所述控制装置包括一转子探测器，设置在转子上，并在所述转子的旋转方向移动一前置角，并产生一位置信号；一超前角控制器，与转子探测器连接，接收所述位置信号与一定子驱动电压的复制信号，并据此产生一换相控制信号，且所述换相控制信号落后于所述位置信号一延迟时间，其中驱动电压复制信号复制于定子驱动电压；以及一驱动器，同超前角控制器以及无刷电机连接，接收所述换相控制信号，并据此产生一驱动信号，所述驱动信号用以控制电机的换相。
文档编号H02P6/06GK202076979SQ20112014628
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者应建平 申请人:台达电子企业管理(上海)有限公司