基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括電源控制模塊，用于外接交流電源，并經(jīng)EMI濾波、整流、功率因素補(bǔ)償后輸出直流電壓；IPM驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制三相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速；三相無(wú)刷直流電機(jī)，用于輸出動(dòng)力給高壓水泵；電源控制模塊輸出高壓直流電壓供給IPM驅(qū)動(dòng)模塊，所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊控制三相無(wú)刷直流電機(jī)輸出動(dòng)力給高壓水泵，提高高壓清洗機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，在低輸入電流的限制下，達(dá)到高的功率輸出，有效的降低了能源損耗，并實(shí)現(xiàn)自由檔位調(diào)速功能，使壓清洗機(jī)輸出不同的壓力和流量值，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法，屬于清洗工具【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]高壓清洗機(jī)作為一種清洗工具用途非常廣泛，可以用來(lái)清洗汽車、地面、墻壁、屋頂?shù)鹊龋滑F(xiàn)有的高壓清洗機(jī)主要原理是通過(guò)一臺(tái)交流電機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)高壓水泵工作，將低壓力的自來(lái)水通過(guò)高壓水泵增壓到客戶需要的一定壓力，我們知道，交流電機(jī)的損耗大，一般功率1000W的交流電機(jī)的輸出功率為600W，效率十分低下，浪費(fèi)能源。北美市場(chǎng)由于對(duì)家用電器有著強(qiáng)制性的電流限制(不大于15A)，導(dǎo)致高壓清洗機(jī)的功率一直無(wú)法做大，清洗機(jī)輸出壓力和流量也受到的限制無(wú)法做大；因此如何在有限的輸入電流內(nèi)提高清洗機(jī)的系統(tǒng)效率，以得到最大的輸出功率一直是行業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的高壓清洗機(jī)采用交流電機(jī)，效率低下，浪費(fèi)能源，在有限定的輸入電流內(nèi)的高壓清洗機(jī)的率低，輸出壓力和流量也受到很大的限制的問(wèn)題。本發(fā)明的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法，提高高壓清洗機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，在低輸入電流的限制下，達(dá)到高的功率輸出，有效的降低了能源損耗，并實(shí)現(xiàn)自由檔位調(diào)速功能，使壓清洗機(jī)輸出不同的壓力和流量值，具有良好的應(yīng)用前景。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:包括
電源控制模塊，用于外接交流電源，并經(jīng)EMI濾波、整流、功率因素補(bǔ)償后輸出直流電壓；
IPM驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制三相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
三相無(wú)刷直流電機(jī)，用于輸出動(dòng)力給高壓水泵；
所述電源控制模塊輸出高壓直流電壓供給IPM驅(qū)動(dòng)模塊，所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊控制三相無(wú)刷直流電機(jī)輸出動(dòng)力給高壓水泵。
[0005]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述電源控制模塊包括依次連接的EMI濾波電路、全橋整流電路、PFC電路，所述EMI濾波電路外接交流電源，所述PFC電路包括升壓電感L1、升壓二極管D1、場(chǎng)效應(yīng)管T1、PFC控制芯片IC1，所述全橋整流電路的正輸出端與升壓電感L1的一端相連接，升壓電感L1的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管T1的漏極、升壓二極管D1的正極共同連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管T1的源極與全橋整流電路的負(fù)輸出端，所述場(chǎng)效應(yīng)管T1的柵極與PFC控制芯片IC1的反饋端相連接，所述升壓二極管D1的負(fù)極還串聯(lián)有電阻R1、R2，所述電阻R1、R2連接處與PFC控制芯片IC1的輸入端相連接，所述升壓二極管D1的負(fù)極作為電源控制模塊正輸入端與IPM驅(qū)動(dòng)模塊的電源輸入端相連接。
[0006]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述場(chǎng)效應(yīng)管T1為MOS管或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。
[0007]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊包括單片機(jī)IC2、IPM模塊、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路，所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的輸出端與單片機(jī)IC2的信號(hào)輸入端相連接，所述IPM模塊包括相連接的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路、六個(gè)IGBT構(gòu)成的三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路，所述單片機(jī)IC2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的輸入點(diǎn)相連接，所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的保護(hù)端口與單片機(jī)IC2的保護(hù)控制信號(hào)輸入端相連接，所述電源控制模塊正輸入端與三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路電源端相連接，所述三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)有三路輸出端，分別與三相無(wú)刷直流電機(jī)的三相輸入端相連接。
[0008]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述三相無(wú)刷直流電機(jī)上設(shè)有第一溫度傳感器RT1，所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊還包括第二溫度傳感器RT2，所述第一溫度傳感器RT1、第二溫度傳感器RT2的輸出端與單片機(jī)IC2相連接。
[0009]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路為數(shù)字編碼器RP。
[0010]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述三相無(wú)刷直流電機(jī)任意兩相的輸入端設(shè)有反饋電阻RP1、RP2，并分別與單片機(jī)IC2的兩路電流反饋端相連接。
[0011]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述升壓二極管D1的負(fù)極、全橋整流電路的負(fù)輸出端之間還設(shè)有極性濾波電容C1，所述性濾波電容C1的正極與升壓二極管D1的負(fù)極相連接。
[0012]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述電源控制模塊輸出的直流電壓為400V。
[0013]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:還包括輔助電源，所述輔助電源連接在全橋整流電路的輸入端，為AC-DC反激降壓式開(kāi)關(guān)電源。
[0014]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述EMI濾波電路外接交流電源的負(fù)輸入端處設(shè)有采樣電感L2，并通過(guò)發(fā)光二極管D2與單片機(jī)IC2相連接。
[0015]前述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述PFC電路的功率因數(shù)不低于99%。
[0016]根據(jù)上述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:包括以下步驟，
步驟(1)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的輸出，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路將給定轉(zhuǎn)速變換為速度控制信號(hào)VS輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的速度輸入模塊；
步驟(2)，速度輸入模塊將速度控制信號(hào)VS轉(zhuǎn)換為輸入轉(zhuǎn)速NI輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的誤差檢測(cè)模塊；
步驟(3)，誤差檢測(cè)模塊，輸入轉(zhuǎn)速NI和當(dāng)前轉(zhuǎn)速N0的誤差ΛΝ=ΝΙ-Ν0，輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的控制參數(shù)生成模塊；
步驟(4)，控制參數(shù)生成模塊依據(jù)誤差△ Ν，通過(guò)PID調(diào)節(jié)算法，計(jì)算出正弦波驅(qū)動(dòng)電流的頻率F、幅值A(chǔ)m，并輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的驅(qū)動(dòng)算法模塊；
步驟(5)，驅(qū)動(dòng)算法模塊，依據(jù)正弦波驅(qū)動(dòng)電流的頻率F、幅值A(chǔ)m和轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ，按180度正弦波驅(qū)動(dòng)無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)控制算法，計(jì)算出IPM驅(qū)動(dòng)模塊中各IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)序Ps1、通斷時(shí)間Tsi ；
步驟(6)，根據(jù)各IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)序Ps1、通斷時(shí)間Tsi，控制IPM驅(qū)動(dòng)模塊中的各IGBT的導(dǎo)通順序和時(shí)間，IPM驅(qū)動(dòng)模塊合成輸出三相正弦波電流輸出給三相無(wú)刷直流電機(jī)，驅(qū)動(dòng)三相無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；
步驟(7)，單片機(jī)IC2檢測(cè)三相無(wú)刷直流電的相電流IP1、IP2輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊，轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊根據(jù)相電流IP1、IP2，計(jì)算出三相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ和當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO，并將轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ輸送給驅(qū)動(dòng)算法模塊，當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO輸送給誤差檢測(cè)模塊，形成控制閉環(huán)；
步驟(8)，重復(fù)步驟(4)-步驟(7)，直到誤差Λ N=0，使三相無(wú)刷直流電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO與輸入轉(zhuǎn)速NI的轉(zhuǎn)速相同
本發(fā)明的有益效果是:基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法，提高高壓清洗機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，在低輸入電流的限制下，達(dá)到高的功率輸出，有效的降低了能源損耗，并實(shí)現(xiàn)自由檔位調(diào)速功能，使高壓清洗機(jī)輸出不同的壓力和流量值，具有以下優(yōu)點(diǎn)，
(1)通過(guò)電源控制模塊、IPM驅(qū)動(dòng)模塊、三相無(wú)刷電機(jī)，有效的提高功率因素，降低電網(wǎng)無(wú)功損耗，提高效率，相對(duì)于交流電機(jī)效率提高20%，有效的降低了能源損耗；
(2)高壓清洗機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自由檔位調(diào)速功能，使用戶自由得到不同的壓力和流量值的要求，輸出穩(wěn)定，使用方便。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)方法的數(shù)據(jù)流向圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021]如圖1所示，一種基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括
電源控制模塊，用于外接交流電源，并經(jīng)EMI濾波、整流、功率因素補(bǔ)償后輸出直流電壓；
IPM驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制三相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
三相無(wú)刷直流電機(jī)，用于輸出動(dòng)力給高壓水泵；
所述電源控制模塊輸出高壓直流電壓供給IPM驅(qū)動(dòng)模塊，所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊控制三相無(wú)刷直流電機(jī)輸出動(dòng)力給高壓水泵。
[0022]如圖2所示，所述電源控制模塊包括依次連接的EMI濾波電路、全橋整流電路、PFC電路，EMI濾波電路外接交流電源，PFC電路包括升壓電感L1、升壓二極管D1、場(chǎng)效應(yīng)管T1、PFC控制芯片IC1，全橋整流電路的正輸出端與升壓電感L1的一端相連接，升壓電感L1的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管T1的漏極、升壓二極管D1的正極共同連接，場(chǎng)效應(yīng)管T1的源極與全橋整流電路的負(fù)輸出端，場(chǎng)效應(yīng)管T1的柵極與PFC控制芯片IC1的反饋端相連接，升壓二極管D1的負(fù)極還串聯(lián)有電阻R1、R2，電阻R1、R2連接處與PFC控制芯片IC1的輸入端相連接，升壓二極管D1的負(fù)極作為電源控制模塊正輸入端與IPM驅(qū)動(dòng)模塊的電源輸入端相連，這里的場(chǎng)效應(yīng)管T1為MOS管或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。
[0023]所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊包括單片機(jī)IC2、IPM模塊、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的輸出端與單片機(jī)IC2的信號(hào)輸入端相連接，IPM模塊包括相連接的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路、六個(gè)IGBT構(gòu)成的三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)IC2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的輸入點(diǎn)相連接，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的保護(hù)端口與單片機(jī)IC2的保護(hù)控制信號(hào)輸入端相連接，電源控制模塊正輸入端與三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路電源端相連接，三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)有三路輸出端，分別與三相無(wú)刷直流電機(jī)的三相輸入端相連接。
[0024]所述三相無(wú)刷直流電機(jī)上設(shè)有第一溫度傳感器RT1，所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊還包括第二溫度傳感器RT2，第一溫度傳感器RT1、第二溫度傳感器RT2的輸出端與單片機(jī)IC2相連接，單片機(jī)IC2檢測(cè)IPM驅(qū)動(dòng)模塊的溫度傳感器RT2、三相無(wú)刷直流電機(jī)的溫度傳感器RT1輸出的溫度信號(hào)VRT2、VRT1，若任一溫度信號(hào)超過(guò)預(yù)定值，則停止三相無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，保護(hù)IPM驅(qū)動(dòng)模塊和三相無(wú)刷直流電機(jī)。
[0025]所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路為數(shù)字編碼器RP，將需要的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸出為數(shù)字信號(hào)VS。
[0026]所述三相無(wú)刷直流電機(jī)任意兩相的輸入端設(shè)有反饋電阻RP1、RP2，并分別與單片機(jī)IC2的兩路電流反饋端相連接。
[0027]所述升壓二極管D1的負(fù)極、全橋整流電路的負(fù)輸出端之間還設(shè)有極性濾波電容C1，所述性濾波電容C1的正極與升壓二極管D1的負(fù)極相連接。
[0028]所述電源控制模塊輸出的直流電壓為400V。
[0029]還包括輔助電源，所述輔助電源連接在全橋整流電路的輸入端，為AC-DC反激降壓式開(kāi)關(guān)電源，將輸入交流電源轉(zhuǎn)換為低壓直流電源VCC和VDD，用于供電使用。
[0030]所述EMI濾波電路外接交流電源的負(fù)輸入端處設(shè)有采樣電感L2，并通過(guò)發(fā)光二極管D2與單片機(jī)IC2相連接。
[0031]所述PFC電路的功率因數(shù)不低于99%。
[0032]根據(jù)上述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟，
步驟(1)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的輸出，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路將給定轉(zhuǎn)速變換為速度控制信號(hào)VS輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的速度輸入模塊；
步驟(2)，速度輸入模塊將速度控制信號(hào)VS轉(zhuǎn)換為輸入轉(zhuǎn)速NI輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的誤差檢測(cè)模塊；
步驟(3)，誤差檢測(cè)模塊，輸入轉(zhuǎn)速NI和當(dāng)前轉(zhuǎn)速N0的誤差ΛΝ=ΝΙ-Ν0，輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的控制參數(shù)生成模塊；
步驟(4)，控制參數(shù)生成模塊依據(jù)誤差△ Ν，通過(guò)PID調(diào)節(jié)算法，計(jì)算出正弦波驅(qū)動(dòng)電流的頻率F、幅值A(chǔ)m，并輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的驅(qū)動(dòng)算法模塊；
步驟(5)，驅(qū)動(dòng)算法模塊，依據(jù)正弦波驅(qū)動(dòng)電流的頻率F、幅值A(chǔ)m和轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ，按180度正弦波驅(qū)動(dòng)無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)控制算法，計(jì)算出IPM驅(qū)動(dòng)模塊中各IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)序Ps1、通斷時(shí)間Tsi，這里的180度正弦波驅(qū)動(dòng)無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)控制算法在變頻空調(diào)技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用，這里應(yīng)用到高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】中，求解計(jì)算出IPM驅(qū)動(dòng)模塊中各IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)序Ps1、通斷時(shí)間Tsi，方便快捷，精度高；
步驟(6)，根據(jù)各IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)序Ps1、通斷時(shí)間Tsi，控制IPM驅(qū)動(dòng)模塊中的各IGBT的導(dǎo)通順序和時(shí)間，IPM驅(qū)動(dòng)模塊合成輸出三相正弦波電流輸出給三相無(wú)刷直流電機(jī)，驅(qū)動(dòng)三相無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；
步驟(7)，單片機(jī)IC2檢測(cè)三相無(wú)刷直流電的相電流IP1、IP2輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊，轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊根據(jù)相電流IP1、IP2，計(jì)算出三相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ和當(dāng)前轉(zhuǎn)速N0，并將轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ輸送給驅(qū)動(dòng)算法模塊，當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO輸送給誤差檢測(cè)模塊，形成控制閉環(huán)；
步驟(8)，重復(fù)步驟(4)-步驟(7)，直到誤差Λ N=0，使三相無(wú)刷直流電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO與輸入轉(zhuǎn)速NI的轉(zhuǎn)速相同。
[0033]綜述所述，本發(fā)明的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及方法，能夠提高高壓清洗機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率，在低輸入電流的限制下，達(dá)到高的功率輸出，有效的降低了能源損耗，并實(shí)現(xiàn)自由檔位調(diào)速功能，使高壓清洗機(jī)輸出不同的壓力和流量值，具有以下優(yōu)點(diǎn)，
(1)通過(guò)電源控制模塊、IPM驅(qū)動(dòng)模塊、三相無(wú)刷電機(jī)，有效的提高功率因素，降低電網(wǎng)無(wú)功損耗，提高效率，相對(duì)于交流電機(jī)效率提高20%，有效的降低了能源損耗；
(2)高壓清洗機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自由檔位調(diào)速功能，使用戶自由得到不同的壓力和流量值的要求，輸出穩(wěn)定，使用方便。
[0034]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:包括 電源控制模塊，用于外接交流電源，并經(jīng)EMI濾波、整流、功率因素補(bǔ)償后輸出直流電壓； IPM驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制三相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速； 三相無(wú)刷直流電機(jī)，用于輸出動(dòng)力給高壓水泵； 所述電源控制模塊輸出高壓直流電壓供給IPM驅(qū)動(dòng)模塊，所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊控制三相無(wú)刷直流電機(jī)輸出動(dòng)力給高壓水泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述電源控制模塊包括依次連接的EMI濾波電路、全橋整流電路、PFC電路，所述EMI濾波電路外接交流電源，所述PFC電路包括升壓電感L1、升壓二極管D1、場(chǎng)效應(yīng)管Tl、PFC控制芯片IC1，所述全橋整流電路的正輸出端與升壓電感LI的一端相連接，升壓電感LI的另一端與場(chǎng)效應(yīng)管Tl的漏極、升壓二極管Dl的正極共同連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管Tl的源極與全橋整流電路的負(fù)輸出端，所述場(chǎng)效應(yīng)管Tl的柵極與PFC控制芯片ICl的反饋端相連接，所述升壓二極管Dl的負(fù)極還串聯(lián)有電阻R1、R2，所述電阻R1、R2連接處與PFC控制芯片ICl的輸入端相連接，所述升壓二極管Dl的負(fù)極作為電源控制模塊正輸入端與IPM驅(qū)動(dòng)模塊的電源輸入端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述場(chǎng)效應(yīng)管Tl為MOS管或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊包括單片機(jī)IC2、IPM模塊、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路，所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的輸出端與單片機(jī)IC2的信號(hào)輸入端相連接，所述IPM模塊包括相連接的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路、六個(gè)IGBT構(gòu)成的三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路，所述單片機(jī)IC2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的輸入點(diǎn)相連接，所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的保護(hù)端口與單片機(jī)IC2的保護(hù)控制信號(hào)輸入端相連接，所述電源控制模塊正輸入端與三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路電源端相連接，所述三相電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)有三路輸出端，分別與三相無(wú)刷直流電機(jī)的三相輸入端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述三相無(wú)刷直流電機(jī)上設(shè)有第一溫度傳感器RTl，所述IPM驅(qū)動(dòng)模塊還包括第二溫度傳感器RT2，所述第一溫度傳感器RT1、第二溫度傳感器RT2的輸出端與單片機(jī)IC2相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路為數(shù)字編碼器RP。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述三相無(wú)刷直流電機(jī)任意兩相的輸入端設(shè)有反饋電阻RP1、RP2，并分別與單片機(jī)IC2的兩路電流反饋端相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述升壓二極管Dl的負(fù)極、全橋整流電路的負(fù)輸出端之間還設(shè)有極性濾波電容Cl，所述性濾波電容Cl的正極與升壓二極管Dl的負(fù)極相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述電源控制模塊輸出的直流電壓為400V。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:還包括輔助電源，所述輔助電源連接在全橋整流電路的輸入端，為AC-DC反激降壓式開(kāi)關(guān)電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述EMI濾波電路外接交流電源的負(fù)輸入端處設(shè)有采樣電感L2，并通過(guò)發(fā)光二極管D2與單片機(jī)IC2相連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述PFC電路的功率因數(shù)不低于99%。
13.基于權(quán)利要求1所述的基于無(wú)刷直流電機(jī)的高壓清洗機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟(I)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路的輸出，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電路將給定轉(zhuǎn)速變換為速度控制信號(hào)VS輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的速度輸入模塊； 步驟(2)，速度輸入模塊將速度控制信號(hào)VS轉(zhuǎn)換為輸入轉(zhuǎn)速NI輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的誤差檢測(cè)模塊； 步驟(3)，誤差檢測(cè)模塊，輸入轉(zhuǎn)速NI和當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO的誤差ΛN=N1-NO,輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的控制參數(shù)生成模塊； 步驟(4)，控制參數(shù)生成模塊依據(jù)誤差△ N，通過(guò)PID調(diào)節(jié)算法，計(jì)算出正弦波驅(qū)動(dòng)電流的頻率F、幅值A(chǔ)m，并輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的驅(qū)動(dòng)算法模塊； 步驟(5)，驅(qū)動(dòng)算法模塊，依據(jù)正弦波驅(qū)動(dòng)電流的頻率F、幅值A(chǔ)m和轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ，按180度正弦波驅(qū)動(dòng)無(wú)位置傳感器直流無(wú)刷電機(jī)控制算法，計(jì)算出IPM驅(qū)動(dòng)模塊中各IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)序Ps1、通斷時(shí)間Tsi ； 步驟(6)，根據(jù)各IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)序Ps1、通斷時(shí)間Tsi，控制IPM驅(qū)動(dòng)模塊中的各IGBT的導(dǎo)通順序和時(shí)間，IPM驅(qū)動(dòng)模塊合成輸出三相正弦波電流輸出給三相無(wú)刷直流電機(jī)，驅(qū)動(dòng)三相無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)； 步驟(7)，單片機(jī)IC2檢測(cè)三相無(wú)刷直流電的相電流IP1、IP2輸送給單片機(jī)IC2內(nèi)的轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊，轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊根據(jù)相電流IP1、IP2，計(jì)算出三相無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ和當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO，并將轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置Θ輸送給驅(qū)動(dòng)算法模塊，當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO輸送給誤差檢測(cè)模塊，形成控制閉環(huán)； 步驟(8)，重復(fù)步驟(4)-步驟(7)，直到誤差ΛΝ=0，使三相無(wú)刷直流電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速NO與輸入轉(zhuǎn)速NI的轉(zhuǎn)速相同。
【文檔編號(hào)】B08B13/00GK104289489SQ201410363883
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】陳偉 申請(qǐng)人:江蘇蘇美達(dá)五金工具有限公司