一种无刷电机的启动电路及无刷电机启动方法

摘要

本发明公开了一种无刷电机的启动电路，特点是包括电源模块、驱动模块、启动判定模块、电流探测模块、比较模块和脉冲宽度调制模块，还公开了使用以上启动电路的启动方法，先由驱动模块以开环控制的方式驱动无刷电机运转，当由启动判定模块检测到无刷电机启动失败后，由电流探测模块采样电机电流值，并由比较模块将电机电流值与预存的基准电流值进行比较，输出比较结果信号至脉冲宽度调制模块比较，再由脉冲宽度调制模块根据比较结果信号逐步增大输出的脉冲宽度调制信号的占空比，直至无刷电机正常启动；优点是不仅整体体积较小，结构简单成本较低，而且能够实现在低温环境中顺利启动无刷电机。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机启动电路及启动方法，尤其是一种无刷电机的启动电路及无刷电机启动方法。

背景技术

在无刷电动工具的应用环境中，有要求电机的安装空间小、低温-20℃时电机也能正常工作的应用需求，而在这个温度下电机会较难启动或不能启动，这会影响电动工具的正常的使用和对环境造成局限性。

目前很多设计工程师在电机低温条件下发现电机不启动时就会通过增大电机外形尺寸以加大电机的启动扭矩，这样做虽然能解决低温不启动的问题，但成本高、最终的产品体积大，没有实现电机的外形尺寸小而又能在低温下正常工作的应用需求。在实测试产品发现，小尺寸的无刷电机在实际应用中，用常规方法驱动电机时在-10℃以下基本不能正常启动或运转。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现低温正常启动且不影响无刷电机体积的无刷电机的启动电路及启动方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无刷电机的启动电路，包括电源模块、驱动模块、启动判定模块、电流探测模块、比较模块和脉冲宽度调制模块，所述的电源模块用于对整体电路提供电源，所述的启动判定模块用于检测无刷电机的启动状况并在无刷电机启动失败时发送电流采集信号至所述的电流探测模块，所述的电流探测模块用于在接收到电流采集信号后采集电机电流值并发送至所述的比较模块，所述的比较模块用于根据收到的电流值并将采集到的电流值与预存的基准电流值进行比较并输出比较结果信号至所述的脉冲宽度调制模块，所述的脉冲宽度调制模块用于根据所述的比较结果信号输出相应脉冲宽度的脉冲控制信号至所述的驱动模块，所述的驱动模块用于根据脉冲控制信号驱动无刷电机运转。

使用以上无刷电机的启动电路的无刷电机启动方法包括以下步骤：

（1）将基准电流值存储至比较模块中；

（2）由电源模块向整体电路开始供电；

（3）由驱动模块以开环启动的方式启动无刷电机；

（4）由启动判定模块检测无刷电机的启动状况，当检测到无刷电机启动失败时由启动判定模块发送电流采集信号至电流探测模块，并执行步骤（5），当检测到无刷电机正常启动时由驱动模块继续驱动无刷电机运转；

（5）电流探测模块在接收电流采集信号后，采集电机电流值并发送至比较模块；

（6）比较模块将电机电流值与基准电流值进行比较，并输出比较结果信号至脉冲宽度调制模块；

（7）脉冲宽度调制模块根据比较结果信号以设定的步进值逐步增大输出的脉冲宽度调制信号的占空比，并由驱动模块根据接收到的脉冲宽度调制信号驱动无刷电机，直至由启动判定模块检测无刷电机正常启动时，停止继续增大输出的脉冲宽度调制信号的占空比，由驱动模块根据当前的脉冲宽度调制信号驱动无刷电机运转。

所述的启动判定模块采用磁场定向控制系统进行无刷电机启动状况的判定。

步骤（7）中获取设定的步进值的具体过程如下：

（7－1）在脉冲宽度调制模块中设置待匹配电机电流差值及与待匹配电机电流差值对应的需要增大的脉冲宽度调制信号的占空比的步进值构成的表格数据库；

（7－2）当脉冲宽度调制模块接收到比较结果信号后，在表格数据库中查询与比较结果信号匹配的待匹配电机电流差值；

（7－3）将与匹配成功的待匹配电机电流差值对应的需要增大的脉冲宽度调制信号的占空比的步进值设置为设定的步进值。

与现有技术相比，本发明的优点在于实际低温工作时，先由驱动模块以常规的开环控制的方式驱动无刷电机运转，当由启动判定模块检测到无刷电机启动失败后，由电流探测模块采样电机电流值，并由比较模块将电机电流值与预存的基准电流值进行比较，输出比较结果信号至脉冲宽度调制模块比较，再由脉冲宽度调制模块根据比较结果信号逐步增大输出的脉冲宽度调制信号的占空比，直至无刷电机正常启动，不仅整体体积较小，结构简单成本较低，而且能够实现在低温环境中顺利启动无刷电机，经实验检测，能够实现在-20℃也能每次可靠的正常启动无刷电机。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种无刷电机的启动电路，包括电源模块1、驱动模块2、启动判定模块3、电流探测模块4、比较模块5和脉冲宽度调制模块6，电源模块1用于对整体电路提供电源，启动判定模块3用于检测无刷电机8的启动状况并在无刷电机8启动失败时发送电流采集信号至电流探测模块4，电流探测模块4用于在接收到电流采集信号后采集电机电流值并发送至比较模块5，比较模块5用于根据收到的电流值并将采集到的电流值与预存的基准电流值进行比较并输出比较结果信号至脉冲宽度调制模块6，脉冲宽度调制模块6用于根据比较结果信号输出相应脉冲宽度的脉冲控制信号至驱动模块2，驱动模块2用于根据脉冲控制信号驱动无刷电机8运转。

使用以上启动电路的无刷电机启动方法包括以下步骤：

（1）将基准电流值存储至比较模块5中。

（2）由电源模块1向整体电路开始供电。

（3）由驱动模块2以开环控制的方式驱动无刷电机8运转。

（4）由启动判定模块3检测无刷电机8的启动状况，当检测到无刷电机8启动失败时由启动判定模块3发送电流采集信号至电流探测模块4，并执行步骤（5），当检测到无刷电机8正常启动时由驱动模块2继续驱动无刷电机8运转。

（5）电流探测模块4在接收电流采集信号后，采集电机电流值并发送至比较模块5。

（6）比较模块5将电机电流值与基准电流值进行比较，并输出比较结果信号至脉冲宽度调制模块6。

（7）脉冲宽度调制模块6根据比较结果信号以设定的步进值逐步增大输出的脉冲宽度调制信号的占空比，并由驱动模块2根据接收到的脉冲宽度调制信号驱动无刷电机8，直至由启动判定模块3检测无刷电机8正常启动时，停止继续增大输出的脉冲宽度调制信号的占空比，由驱动模块2根据当前的脉冲宽度调制信号驱动无刷电机8运转。

其中，获取设定的步进值的具体过程如下：

（7－1）在脉冲宽度调制模块6中设置待匹配电机电流差值及与待匹配电机电流差值对应的需要增大的脉冲宽度调制信号的占空比的步进值构成的表格数据库；

（7－2）当脉冲宽度调制模块6接收到比较结果信号后，在表格数据库中查询与比较结果信号匹配的待匹配电机电流差值；

（7－3）将与匹配成功的待匹配电机电流差值对应的需要增大的脉冲宽度调制信号的占空比的步进值设置为设定的步进值。

启动判定模块3采用磁场定向控制系统进行无刷电机8启动状况的判定。磁场定向控制系统为现有成熟的用于检测无刷电机是否启动的系统。

采用以上启动电路的无刷电机启动方法启动小体积电机，能够将原来-10℃不能正常启动的状况，改进为-20℃也能每次可靠正常启动的有利情况，达到了低温启动电机、小体积安装、低成本的预期目的。