控制裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機械電子技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種用于控制電機的控制裝置及控制 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無鐵芯盤式電機采用無定子鐵芯結(jié)構(gòu)，定子繞組可W等效為空必電感，永磁轉(zhuǎn)子 嵌套在導磁材質(zhì)的背板上；其形狀為扁平結(jié)構(gòu)，磁通方向為軸向。
[0003]無鐵芯盤式電機具有W下特點：軸向尺寸短，適用于要求嚴格的薄型安裝的場合； 電樞繞組線圈可W等效為空必電感，無齒槽，不存在徑向磁通結(jié)構(gòu)電機由于齒槽反應引起 的轉(zhuǎn)矩脈動；不存在鐵芯損耗，可達到很高的效率；電樞繞組電感小，為幾十地；轉(zhuǎn)動慣量 大。
[0004]現(xiàn)有的無鐵芯盤式電機中常用的位置傳感器有電磁式位置傳感器，如光電式位置 傳感器及磁敏式位置傳感器等。電磁式位置傳感器有開口變壓器、鐵磁諧振電路、接近開關(guān) 等多種類型，但其體積大，抗于擾能力差。光電式位置傳感器體積也比較大，尤其是正弦型 位置傳感器，價格昂貴，結(jié)構(gòu)可靠性差。霍爾磁敏式位置傳感器體積小，使用方便，但是往往 存在一定程度的磁不敏感區(qū)，從而造成轉(zhuǎn)子位置誤差。同時，送種位置傳感器也會因惡劣的 應用環(huán)境，如高溫、低溫、高濕或污濁空氣等而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置誤差。因此，在工業(yè)應用中，使 用位置傳感器的弊病日益明顯，主要表現(xiàn)在W下幾個方面：
[0005] 1)位置傳感器難于安裝在電機有限的空間里，且維修困難；
[0006]2)增加小容量設(shè)備的硬件投資，位置傳感器使硬件成本增加1/3;
[0007]扣使電機設(shè)計復雜化，且增加電機尺寸；
[0008]4)惡劣環(huán)境下使用受限甚至不允許使用；
[0009]5)位置傳感器有礙機械傳動，使得系統(tǒng)機械魯棒性降低；
[0010] 6)傳感器連接線多，容易引入干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中，無鐵芯盤式電機中采用的位置傳感器來檢測。
[0012] 由于位置傳感器體積大，抗于擾能力差，結(jié)構(gòu)復雜，成本高，導致電機整機結(jié)構(gòu)復 雜，維護難度大，性能不穩(wěn)定，制造成本高等技術(shù)問題。
[0013] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種控制裝置，用于控制電機，所述電機包括定 子繞組與轉(zhuǎn)子，其包括；逆變電路，與所述定子繞組連接，用于向定子繞組提供相電壓；位 置檢測電路，與所述定子繞組連接，用于檢測所述轉(zhuǎn)子的位置，并將所述位置信息轉(zhuǎn)換為電 信號；控制器，分別與所述位置檢測電路和所述逆變電路連接，根據(jù)所述電信號控制所述逆 變電路向所述定子繞組提供相電壓，使得所述定子繞組產(chǎn)生磁場變化，從而帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。
[0014] 進一步的，所述位置檢測電路根據(jù)所述定子繞組的相電感確定所述轉(zhuǎn)子的位置。
[0015] 進一步，所述位置檢測電路根據(jù)檢測到的未導通的定子繞組中的感應反電動勢確 定所述轉(zhuǎn)子的位置。
[0016] 進一步，所述位置檢測電路根據(jù)所述感應反電動勢確定所述電機的定子繞組的換 相點，再根據(jù)所述換相點確定所述轉(zhuǎn)子的位置。
[0017] 進一步，所述控制器具體用于產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號控制所述逆變電路向所述定 子繞組提供的相電壓。
[0018] 進一步，所述脈沖寬度調(diào)制信號的載波頻率在50KHZW上。
[0019] 進一步，所述逆變電路的載波頻率在50KHZW上。
[0020] 進一步，所述控制器包括；第一端口，用于接收預設(shè)信號，所述預設(shè)信號用于反映 預設(shè)轉(zhuǎn)速；第二端口，用于接收所述位置檢測電路轉(zhuǎn)換的電信號；控制模塊，用于根據(jù)所述 第二端口接收到的電信號，確定反映所述轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速的實際信號，且比較所述預設(shè)信 號與實際信號，得到差信號，利用所述差信號控制所述逆變電路向所述定子繞組提供的相 電壓，使得所述定子繞組產(chǎn)生的磁場變化，W改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速到預設(shè)范圍，所述預設(shè)范圍根 據(jù)所述預設(shè)轉(zhuǎn)速和可接受誤差設(shè)置。
[0021] 本發(fā)明還提供一種控制方法，用于控制電機，其包括；檢測所述電機的轉(zhuǎn)子的位 置，將所述位置信息轉(zhuǎn)換為電信號；根據(jù)所述電信號控制向所述電機的定子繞組提供的相 電壓，使得所述定子繞組產(chǎn)生的磁場變化，從而帶動轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。
[0022] 進一步的，所述檢測所述電機的轉(zhuǎn)子的位置是根據(jù)所述電機的相電感確定所述轉(zhuǎn) 子的位置。
[0023] 進一步的，所述檢測所述電機的轉(zhuǎn)子的位置是根據(jù)檢測到的未導通的定子繞組中 的感應反電動勢確定所述轉(zhuǎn)子的位置。
[0024] 進一步的，所述根據(jù)檢測到的未導通的定子繞組中的感應反電動勢確定所述轉(zhuǎn)子 的位置具體包括：根據(jù)所述感應反電動勢確定所述電機的定子繞組的換相點，再根據(jù)所述 換相點確定所述轉(zhuǎn)子的位置。
[0025] 進一步的，根據(jù)所述電信號控制向所述電機的定子繞組提供的相電壓具體包括： 產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號控制向所述定子繞組提供的相電壓。
[0026] 進一步的，所述脈沖寬度調(diào)制信號的載波頻率在50KHZW上。
[0027] 進一步的，所述的控制方法，還包括；接收預設(shè)信號，所述預設(shè)信號用于反映預設(shè) 轉(zhuǎn)速；接收所述位置檢測電路轉(zhuǎn)換的電信號；根據(jù)所述電信號，確定反映所述轉(zhuǎn)子的實際 轉(zhuǎn)速的實際信號，且比較所述預設(shè)信號與實際信號，得到差信號，利用所述差信號控制向所 述定子繞組提供的相電壓，使得所述定子繞組產(chǎn)生的磁場變化，W改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速到預設(shè) 范圍，所述預設(shè)范圍根據(jù)所述預設(shè)轉(zhuǎn)速和可接受誤差設(shè)置。
[0028] 綜上所述，本發(fā)明提供的用于控制電機的控制裝置及控制方法采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)、超 高頻載波驅(qū)動的控制策略，無需專口安裝速度傳感器，送樣無需增加硬件成本就可W做到 轉(zhuǎn)速精確控制；而且采用超高頻載波驅(qū)動替代了輸出級的可調(diào)電感，送樣也節(jié)省了電感的 成本，進一步提高了整機效率和穩(wěn)定性。
[0029] 此外，本發(fā)明提供的用于控制電機的控制裝置及控制方法，采用無轉(zhuǎn)子位置傳感 器控制技術(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)具有W下優(yōu)點：
[0030] 1、在某些高溫、低溫、潮濕、高振動等惡劣情況下，仍可保證無鐵芯盤式電機可靠 運行；
[003。 2、控制器與電機之間連接簡單，如立相電機中，僅需3根線即可，無需多余的位置 檢測傳感器的5根線；
[0032] 3、轉(zhuǎn)子位置檢測精度高，有位置傳感器控制檢測精度受到傳感器安裝精度的限 制；
[0033] 4、免去位置傳感器的安裝空間，使得盤式電機的空間結(jié)構(gòu)可W做到更小，電機結(jié) 構(gòu)也更加簡單，安裝方便，促進了無鐵芯盤式電機的小型化、簡單化。
【附圖說明】
[0034] 圖1所示為本發(fā)明一實施例提供的用于控制電機的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖2所示為本發(fā)明一實施例提供的用于控制電機的控制裝置中相繞組等效電路 圖；
[0036] 圖3所示為本發(fā)明另一實施例提供的用于控制電機的控制裝置中相繞組驅(qū)動等 效電路圖；
[0037] 圖4A所示為本發(fā)明另一實施例提供的用于控制電機的控制方法的流程示意圖； [003引圖4B所示為本發(fā)明另一實施例提供的用于控制電機的控制方法的流程示意圖；
[0039] 圖5所示為本發(fā)明另一實施例提供的用于控制電機的控制裝置的功率變換主電 路原理圖；
[0040] 圖6所示為本發(fā)明另一實施例提供的用于控制電機的控制裝置中轉(zhuǎn)子位置檢測 電路圖；
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