一种无刷电机的控制方法及控制器
阅读：829发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种无刷电机的控制方法及控制器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种无刷 电机 的控制方法及 控制器 ，本发明在无刷电机启动后，实时检测无刷电机的转速，在无刷电机的转速小于第一速度时，控制无刷电机采用霍尔矢量驱动，在无刷电机的转速大于第一速度小于第二速度时，控制无刷电机采用线性霍尔方波驱动，其中第一速度小于第二速度。通过这样的控制方法，无刷电机低速段采用矢量驱动，并根据不同转速范围得到不同的换相滞后 角 度，在高速和低速过度阶段，加入线性霍尔方波驱动作为过度，使电机运行状态切换时无卡顿，电机的高速运转性能得到改善。，下面是一种无刷电机的控制方法及控制器专利的具体信息内容。
1.一种无刷电机的控制方法，其特征在于，所述无刷电机的控制方法包括：
在所述无刷电机启动后，实时检测所述无刷电机的转速；
将所述无刷电机的转速与预设的第一速度和第二速度进行比较，所述第一速度小于所述第二速度；
当所述无刷电机的转速小于等于所述第一速度时，控制所述无刷电机采用线性霍尔矢量驱动；
当所述无刷电机的转速大于所述第一速度小于所述第二速度时，控制所述无刷电机采用线性霍尔方波驱动；
当所述无刷电机的转速大于等于所述第二速度时，控制所述无刷电机采用无霍尔传感器方波驱动，并返回继续实时检测所述无刷电机的转速。
2.根据权利要求1所述的无刷电机的控制方法，其特征在于，所述第一速度为1600rpm。
3.根据权利要求1所述的无刷电机的控制方法，其特征在于，所述第二速度为3000rpm。
4.一种无刷电机控制器，其特征在于，所述无刷电机控制器包括检测模块、比较模块以及控制模块，其中：
所述检测模块用于在所述无刷电机启动后，实时检测所述无刷电机的转速；
所述比较模块用于将所述无刷电机的转速与预设的第一速度和第二速度进行比较，所述第一速度小于所述第二速度；
所述控制模块用于在所述无刷电机的转速小于等于所述第一速度时，控制所述无刷电机采用线性霍尔矢量驱动；
所述控制模块还用于在所述无刷电机的转速大于所述第一速度小于所述第二速度时，控制所述无刷电机采用线性霍尔方波驱动；
所述控制模块还用于在所述无刷电机的转速大于等于所述第二速度时，控制所述无刷电机采用无霍尔传感器方波驱动，并控制所述检测模块继续实时检测所述无刷电机的转速。
5.根据权利要求4所述的无刷电机控制器，其特征在于，所述第一速度为1600rpm。
6.根据权利要求4所述的无刷电机控制器，其特征在于，所述第二速度为30000rpm。
7.一种无刷电机控制器，其特征在于，所述无刷电机控制器包括处理器、存储器及其存储的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-3任一项所述无刷电机的控制方法的步骤。
一种无刷电机的控制方法及控制器
技术领域
[0001] 本发明涉及牙科医疗技术领域，特别是涉及一种无刷电机的控制方法及控制器。
背景技术
[0002] 现有牙科用无刷电机所用的控制方法一般通过开关霍尔传感器或反电动势进行倍频，获取电机转子的位置信息来换相或计算电机的转速。在低速重载工作时，这类方法会产生较严重的测量误差，从而导致电机控制性能大大降低；当高速工作时，使用霍尔传感器换相，会产生换相滞后现象从而造成电机发热。
发明内容
[0003] 本发明主要解决的技术问题是如何改善牙科用无刷电机高速运转的性能。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面，提供一种无刷电机的控制方法，所述无刷电机的控制方法包括：在所述无刷电机启动后，实时检测所述无刷电机的转速；将所述无刷电机的转速与预设的第一速度和第二速度进行比较，所述第一速度小于所述第二速度；当所述无刷电机的转速小于等于所述第一速度时，控制所述无刷电机采用线性霍尔矢量驱动；当所述无刷电机的转速大于所述第一速度小于所述第二速度时，控制所述无刷电机采用线性霍尔方波驱动。
[0005] 其中，所述无刷电机的控制方法还包括：当所述无刷电机的转速大于等于所述第二速度时，控制所述无刷电机采用无霍尔传感器方波驱动，并返回继续实时检测所述无刷电机的转速。
[0006] 其中，所述第一速度为1600rpm。
[0007] 其中，所述第二速度为3000rpm。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明实施例的第二方面，提供一种无刷电机控制器，所述无刷电机控制器包括检测模块、比较模块以及控制模块，其中：所述检测模块用于在所述无刷电机启动后，实时检测所述无刷电机的转速；所述比较模块用于将所述无刷电机的转速与预设的第一速度和第二速度进行比较，所述第一速度小于所述第二速度；所述控制模块用于在所述无刷电机的转速小于等于所述第一速度时，控制所述无刷电机采用线性霍尔矢量驱动；所述控制模块还用于在所述无刷电机的转速大于所述第一速度小于所述第二速度时，控制所述无刷电机采用线性霍尔方波驱动。
[0009] 其中，所述控制模块还用于在所述无刷电机的转速大于等于所述第二速度时，控制所述无刷电机采用无霍尔传感器方波驱动，并控制所述检测模块继续实时检测所述无刷电机的转速。
[0010] 其中，所述第一速度为1600rpm。
[0011] 其中，所述第二速度为3000rpm。
[0012] 为解决上述技术问题，本发明的第三方面，提供一种无刷电机控制器，所述无刷电机控制器包括处理器、存储器及其存储的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述无刷电机的控制方法方法的步骤。
[0013] 本发明提供的技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明在无刷电机启动后，实时检测无刷电机的转速，在无刷电机的转速小于第一速度时，控制无刷电机采用霍尔矢量驱动，在无刷电机的转速大于第一速度小于第二速度时，控制无刷电机采用线性霍尔方波驱动，其中第一速度小于第二速度。通过这样的控制方法，无刷电机低速段采用矢量驱动，并根据不同转速范围得到不同的换相滞后角度，在高速和低速过度阶段，加入线性霍尔方波驱动作为过度，使电机运行状态切换时无卡顿，电机的高速运转性能得到改善。附图说明
[0014] 图1是本发明实施例提供的一种无刷电机的控制方法的流程示意图；
[0015] 图2是本发明实施例提供的一种无刷电机控制器的结构示意图；
[0016] 图3是本发明实施例提供的另一种无刷电机控制器的结构示意图。
具体实施方式
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0018] 以下描述中，为了说明而不是为了限定，给出了诸多技术特征的说明示意图，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
[0019] 请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种无刷电机的控制方法的流程示意图，为了便于说明，图1仅示出了与本发明实施例相关的部分，如图1所示的无刷电机的控制方法包括：
[0020] S101：在无刷电机启动后，实时检测无刷电机的转速。
[0021] S102：将无刷电机的转速与预设的第一速度和第二速度进行比较，第一速度小于第二速度。
[0022] 其中，需要说明的是，第一速度和第二速度分别代表无刷电机低速段转速和高速段转速。因此，实际应用过程中，第一速度和第二速度可以基于实际需要适当的调整设置。
[0023] 在一种可能的实现方式中，设定第一速度为1600rpm，第二速度为3000rpm。
[0024] S103：判断无刷电机的转速是否小于等于第一速度。
[0025] S104：控制无刷电机采用线性霍尔矢量驱动。
[0026] 当无刷电机的转速小于等于第一速度甚至更低时，即处于低速段运转时，采用线性霍尔矢量驱动。这种情况下，输出扭矩至80Ncm时，经试验发现，带上磁滞制动器作为假性负载，使其负载扭矩在5Ncm到80Ncm无级可调，可试验试得在5～80Ncm范围内电机运转转速差小于±10％，无失步情况出现。
[0027] S105：判断无刷电机的转速是否小于第二速度。
[0028] 当无刷电机的转速大于第一速度时，进一步判断无刷电机的转速是否小于第二速度。当无刷电机的转速大于第一速度且小于第二速度时，执行S106，当无刷电机的转速大于第一速度且大于等于第二速度，执行S107。
[0029] S106：控制无刷电机采用线性霍尔方波驱动。
[0030] 在运转过程中，实时检测无刷电机的转速，当无刷电机的转速大于第一速度小于第二速度时(即在无刷电机的转速处于低速段和高度段过渡阶段)，采用线性霍尔方波驱动。
[0031] S107：控制无刷电机采用无霍尔传感器方波驱动。
[0032] 在检测到无刷电机的转速大于第一速度且大于等于第二速度时，将无刷电机的驱动方式切换到无霍尔传感器方波驱动，并返回继续实时检测无刷电机的转速。
[0033] 根据不同转速范围得到不同的换相滞后角度，在线性霍尔矢量驱动和无霍尔传感器方波驱动的过渡阶段，加入线性霍尔方波驱动作为过渡，使电机运行状态切换时无卡顿。
[0034] 对于高速时实用霍尔传感器换相的有感驱动方式来说，电机工作在3000rpm甚至更高时，如果使用霍尔传感器运算，当换相触发来临时，由于电阻电容组成的RC滤波电路的滞后特性和MCU本身运算的时间带来的滞后，会使电机的换相严重滞后，使电机电枢饱和，会产生大量热量影响使用。由于本发明的反电动势的相位比传统120°安装的霍尔传感器来说，超前了30度，这就意味着换相时不需要进行复杂的运算就可简便地延时换相，电机的高速运转性能得到改善。
[0035] 本发明将无刷电机内部霍尔传感器替换成两个正交线性霍尔传感器，并且在电机运转过程中，实时检测无刷电机的转速，无刷电机转速处于低速段时，采用线性霍尔矢量驱动，无刷电机转速处于高速段时，采用无霍尔传感器方波驱动，而无刷电机的转速处于低速段和高度段过渡阶段，采用线性霍尔方波驱动。根据不同转速范围得到不同的换相滞后角度，在线性霍尔矢量驱动和无霍尔传感器方波驱动的过渡阶段，加入线性霍尔方波驱动作为过渡，使得电机运行状态切换时无卡顿。
[0036] 上述本发明结合附图对本发明的电机控制方法的详细说明，可以理解，本发明在无刷电机启动后，实时检测无刷电机的转速，在无刷电机的转速小于第一速度时，控制无刷电机采用霍尔矢量驱动，在无刷电机的转速大于第一速度小于第二速度时，控制无刷电机采用线性霍尔方波驱动，其中第一速度小于第二速度。通过这样的控制方法，无刷电机低速段采用矢量驱动，在高速段采用无霍尔传感器方波驱动，并根据不同转速范围得到不同的换相滞后角度，在高速和低速过度阶段，加入线性霍尔方波驱动作为过度，使电机运行状态切换时无卡顿，电机的高速运转性能得到改善。
[0037] 在以上本发明实施例提供的无刷电机的控制方法的基础上，本发明进一步提供一种无刷电机控制器，如图2所示，无刷电机控制器100包括检测模块11、比较模块12以及控制模块13，其中：
[0038] 检测模块11用于在无刷电机启动后，实时检测无刷电机的转速。
[0039] 比较模块12用于将无刷电机的转速与预设的第一速度和第二速度进行比较，第一速度小于第二速度。
[0040] 其中，需要说明的是，第一速度和第二速度分别代表无刷电机低速段转速和高速段转速。因此，实际应用过程中，第一速度和第二速度可以基于实际需要适当的调整设置。
[0041] 在一种可能的实现方式中，设定第一速度为1600rpm，第二速度为3000rpm。
[0042] 控制模块13用于在无刷电机的转速小于等于第一速度时，控制无刷电机采用线性霍尔矢量驱动。
[0043] 当无刷电机的转速小于等于第一速度甚至更低时，即处于低速段运转时，控制模块13控制无刷电机采用线性霍尔矢量驱动。这种情况下，输出扭矩至80Ncm时，经试验发现，带上磁滞制动器作为假性负载，使其负载扭矩在5Ncm到80Ncm无级可调，可试验试得在5～80Ncm范围内电机运转转速差小于±10％，无失步情况出现。
[0044] 控制模块13还用于在无刷电机的转速大于第一速度小于第二速度时，控制无刷电机采用线性霍尔方波驱动。
[0045] 判断模块12在判断到无刷电机的转速大于第一速度时，进一步判断无刷电机的转速是否小于第二速度。当无刷电机的转速大于第一速度且小于第二速度时，控制模块13还用于控制无刷电机采用线性霍尔方波驱动。
[0046] 在运转过程中，实时检测无刷电机的转速，当无刷电机的转速大于第一速度小于第二速度时(即在无刷电机的转速处于低速段和高度段过渡阶段)，控制模块13控制无刷电机采用线性霍尔方波驱动。
[0047] 控制模块13还用于在无刷电机的转速大于等于第二速度时，控制无刷电机采用无霍尔传感器方波驱动，并控制检测模块11继续实时检测无刷电机的转速。
[0048] 当判断模块12判断到无刷电机的转速大于第一速度且大于第二速度时，控制模块13将无刷电机的驱动方式切换到无霍尔传感器方波驱动，并控制检测模块11继续实时检测无刷电机的转速。
[0049] 根据不同转速范围得到不同的换相滞后角度，在线性霍尔矢量驱动和无霍尔传感器方波驱动的过渡阶段，加入线性霍尔方波驱动作为过渡，使电机运行状态切换时无卡顿。
[0050] 对于高速时实用霍尔传感器换相的有感驱动方式来说，电机工作在3000rpm甚至更高时，如果使用霍尔传感器运算，当换相触发来临时，由于电阻电容组成的RC滤波电路的滞后特性和MCU本身运算的时间带来的滞后，会使电机的换相严重滞后，使电机电枢饱和，会产生大量热量影响使用。由于本发明的反电动势的相位比传统120°安装的霍尔传感器来说，超前了30度，这就意味着换相时不需要进行复杂的运算就可简便地延时换相，电机的高速运转性能得到改善。
[0051] 在另一个实施例中，本发明进一步提供一种无刷电机控制器，请参阅图3，图3是本发明实施例提供的另一种无刷电机控制器的结构示意图，如图所示，无刷电机控制器200包括处理器201、存储器202以及存储在存储器202上的计算机程序。处理器201执行计算机程序时实现上述图1所示实施例的无刷电机的控制方法。
[0052] 可选的是，处理器201可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。也可以是一种集成电路芯片，具有计算(包括判断)和控制能力，处理器201还可以是通用处理器、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件，或者分立硬件组件等，在此不作具体限定。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。
[0053] 其中，处理器201用于运行存储器存储的计算机程序，以实现上述实施例所示的无刷电机的控制方法。
[0054] 存储器202，可用于存储系统数据，这些系统数据包括预设的第一速度、第二速度等。存储器202还用于存储指令，当存储器202存储的指令在被处理器201读取并执行时，实现上述无刷电机的控制方法。从无刷电机控制器200组成的层次结构而言，计算机程序可以分为微指令，机器指令和宏指令，其中，微指令是微程序级的命令，属于硬件；宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令，属于软件；机器指令，介于微指令和宏指令之间，通常简称为指令，每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作等，如上也在某种程度上说明了在智能终端系统(例如计算机系统)中，软件和硬件没有明确的界限，软件实现的功能可以用硬件来实现(硬化)；硬件实现的功能也可以用软件来实现(软化)，如常用播放软件代替视频卡。
[0055] 程序即无刷电机控制器200可以识别运行的指令集合，因此无刷电机控制器还可包括程序，程序又可包括系统程序和应用程序，程序可以是后台服务。系统程序可用于将无刷电机控制器200连接到网络，还可用于配置无刷电机控制器200的通知栏；还可用于无刷电机控制器200的通知栏；还可用于获取接收到的请求和消息等。应用程序可用于搭建交互平台，并接收交互信息。
[0056] 针对处理器201的具体功能实现请参阅上述方法实施例的详细说明，在此不再赘述。
[0057] 上述本发明实施例对于无刷电机的控制方法及控制器的详细描述，可以理解，本发明在无刷电机启动后，实时检测无刷电机的转速，在无刷电机的转速小于第一速度时，控制无刷电机采用霍尔矢量驱动，在无刷电机的转速大于第一速度小于第二速度时，控制无刷电机采用线性霍尔方波驱动，其中第一速度小于第二速度。通过这样的控制方法，无刷电机低速段采用矢量驱动，在高速段采用无霍尔传感器方波驱动，并根据不同转速范围得到不同的换相滞后角度，在高速和低速过度阶段，加入线性霍尔方波驱动作为过度，使电机运行状态切换时无卡顿，电机的高速运转性能得到改善。
[0058] 在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0059] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0060] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0061] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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