一種遠距離調節(jié)多臺直流無刷電機速度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機調速技術，尤其是一種遠距離調節(jié)多臺直流無刷電機速度的方法。
【背景技術】
[0002]需要對直流無刷電機的速度進行遠程控制與調節(jié)時，通常的方法有:
一是采用遙控器控制。直流無刷電機的驅動控制電路裝有遙控接收裝置，可以通過遙控器對直流無刷電機進行有級調速或者是無級調速，其缺點是需要配備遙控器，管理麻煩，遙控器還容易丟失。
[0003]二是采用數字控制技術。例如，采用RS - 485總線來對直流無刷電機的速度進行控制。該方案技術先進，但成本高，系統(tǒng)除需要布設電力線外，還需要布設數字控制總線。
[0004]三是采用模擬信號控制技術。例如，采用遠程電位器進行速度控制，成本較低。但該方法同樣需要增加控制線，且抗干擾能力較差。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在提供一種在不增加控制信號線和不使用遙控器的情況下，利用單相電源線實現遠距離調節(jié)多臺直流無刷電機速度的方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是:
一種遠距離調節(jié)多臺直流無刷電機速度的方法，由整流控制單元和也個速度調節(jié)單元組成的裝置實現；?為大于等于2的整數。
[0007]所述整流控制單元設有相線輸入端子、零線輸入端子、第一可控整流輸出端子、第二可控整流輸出端子；所述相線輸入端子、零線輸入端子輸入單相220V交流電源；所述第一可控整流輸出端子、第二可控整流輸出端子輸出可控整流電壓。
[0008]所述速度調節(jié)單元設有第一可控整流輸入端子、第二可控整流輸入端子，所述第一可控整流輸入端子、第二可控整流輸入端子分別連接至整流控制單元的第一可控整流輸出端子、第二可控整流輸出端子。
[0009]所述整流控制單元由變壓器、控制電源模塊、可控整流模塊、過零檢測模塊、單片機控制模塊、觸發(fā)控制模塊、速度給定模塊組成。
[0010]所述變壓器的兩個輸入端子分別為相線輸入端子、零線輸入端子，兩個輸出端子分別為第一交流端子、第二交流端子；所述第一交流端子、第二交流端子輸出第二交流電源。
[0011]所述控制電源模塊由控制電源單相整流橋和第一濾波穩(wěn)壓電路組成，輸出第一直流工作電源；所述控制電源單相整流橋的兩個交流輸入端分別連接至第一交流端子、第二交流端子；所述控制電源單相整流橋的整流負極性端為公共地。
[0012]所述可控整流模塊由整流橋URl、雙向晶閘管Vl、雙向晶閘管V2、雙向晶閘管V3、雙向晶閘管V4組成；所述整流橋URl的2個交流輸入端分別連接至第一交流端子和第二交流端子，整流輸出正端連接至雙向晶閘管V3的第二陽極，整流輸出負端連接至雙向晶閘管V4的第二陽極；雙向晶閘管Vl的第一陽極與雙向晶閘管V3的第一陽極并聯后連接至第一可控整流輸出端子；雙向晶閘管Vl的第二陽極連接至第一交流端子；雙向晶閘管V2的第一陽極與雙向晶閘管V4的第一陽極并聯后連接至第二可控整流輸出端子；雙向晶閘管V2的第二陽極連接至第二交流端子。
[0013]所述觸發(fā)控制模塊設有交流控制輸入端、整流控制輸入端；所述交流控制輸入端輸入的交流控制信號有效時，觸發(fā)控制模塊控制雙向晶閘管Vl和雙向晶閘管V2過零時觸發(fā)導通；所述交流控制輸入端輸入的交流控制信號無效時，觸發(fā)控制模塊控制雙向晶閘管Vl和雙向晶閘管V2過零后截止；所述整流控制輸入端輸入的整流控制信號有效時，觸發(fā)控制模塊控制雙向晶閘管V3和雙向晶閘管V4過零時觸發(fā)導通；所述整流控制輸入端輸入的整流控制信號無效時，觸發(fā)控制模塊控制雙向晶閘管V3和雙向晶閘管V4過零后截止。
[0014]所述過零檢測模塊設有過零電壓輸入端、過零脈沖輸出端；所述過零電壓輸入端連接至第一交流端子；所述過零脈沖輸出端輸出的過零脈沖是正脈沖；所述過零脈沖與第二交流電源正半波對應；所述過零脈沖的寬度小于第二交流電源正半波寬度；所述第二交流電源正半波為第一交流端子電位高于第二交流端子電位的第二交流電源半波。
[0015]所述速度給定模塊設有速度給定信號輸出端和方向給定信號輸出端。
[0016]所述單片機控制模塊包括有速度給定信號輸入端、方向給定信號輸入端、捕捉信號輸入端和兩路電平信號輸出端；所述速度給定信號輸入端連接至速度給定模塊的速度給定信號輸出端；所述方向給定信號輸入端連接至速度給定模塊的方向給定信號輸出端；所述捕捉信號輸入端連接至過零檢測模塊的過零脈沖輸出端；所述兩路電平信號輸出端分別為交流控制輸出端、整流控制輸出端；所述交流控制輸出端、整流控制輸出端分別連接至觸發(fā)控制模塊的交流控制輸入端、整流控制輸入端。
[0017]所述速度調節(jié)單元由調節(jié)電源模塊、波形取樣模塊、單片機調節(jié)模塊、地址給定模塊、電機驅動模塊組成。
[0018]所述調節(jié)電源模塊輸入可控整流電壓、輸出第二直流工作電源，由調節(jié)電源單相整流橋和第二濾波穩(wěn)壓電路組成；所述調節(jié)電源單相整流橋的整流負極性端為參考地；
所述波形取樣模塊設有取樣波形輸入端和取樣脈沖輸出端；所述取樣波形輸入端連接至第二可控整流輸入端子；所述波形取樣模塊將第二可控整流輸入端子電位高于第一可控整流輸入端子電位的波形檢出并限幅得到取樣脈沖；所述取樣脈沖的正脈沖與第二可控整流輸入端子電位高于第一可控整流輸入端子電位的波形相對應。
[0019]所述地址給定模塊用于設定所在速度調節(jié)單元的地址碼，設有地址碼輸出端。
[0020]單片機調節(jié)模塊具有捕捉輸入端、地址碼輸入端和速度調節(jié)輸出端、方向控制輸出端、制動控制輸出端；所述單片機調節(jié)模塊的捕捉輸入端連接至波形取樣模塊的取樣脈沖輸出端；所述地址碼輸入端連接至地址給定模塊的地址碼輸出端。
[0021]所述電機驅動模塊用于驅動直流無刷電機，設有速度調節(jié)輸入端、方向控制輸入端、制動控制輸入端；所述速度調節(jié)輸入端連接至單片機調節(jié)模塊的速度調節(jié)輸出端，方向控制輸入端連接至單片機調節(jié)模塊的方向控制輸出端，制動控制輸入端連接至單片機調節(jié)模塊的制動控制輸出端。
[0022]所述整流控制單元通過控制可控整流電壓來發(fā)送速度控制信號，速度控制信號由引導波和數據波組成。
[0023]所述引導波由r一 I個工頻周期的整流波和I個工頻周期的交流波組成，整流波在前，交流波在后；r為大于等于2的整數。
[0024]所述數據波為X個工頻周期的可控整流電壓波，X為大于等于3的整數。
[0025]所述速度控制信號共有速度I 一 /?，共#速度等級；所述速度給定信號的速度等級有速度I 一 m λ為大于等于2的整數。
[0026]所述X個工頻周期的可控整流電壓波中，I個工頻周期對應I位數據碼；X個工頻周期的可控整流電壓波對應X位數據碼。
[0027]所述X位數據碼中包括X1位地址碼、I位方向碼和七位速度碼；4、χ2均為大于等于I的整數；所述AXpX2之間的關系為I= ^1+ ^2+ I ;所述m與X1之間的關系為:?小于等于2'所述η與X2之間的關系為:λ小于等于2'所述數據碼、地址碼、方向碼、速度碼均為二進制碼。
[0028]所述單片機控制模塊發(fā)出一次速度控制信號的方法是，
步驟1，等待，直到接收到過零脈沖的上升沿時進入步驟2 ;
步驟2，停止交流輸出，開始整流輸出；
步驟3，對接收到的過零脈沖上升沿計數，計數值達到j— I時進入步驟4 ;
步驟4，停止整流輸出，開始交流輸出；
步驟5，等待，直到接收到過零脈沖的上升沿時進入步驟6 ;
步驟6，發(fā)出I個工頻周期的可控整流電壓波；
步驟7，等待，直到接收到過零脈沖的上升沿時進入步驟8 ;
步驟8，已經發(fā)出X個工頻周期的可控整流電壓波時轉到步驟9，否則返回步驟6 ;
步驟9，停止整流輸出，開始交流輸出。
[0029]所述整流控制單元發(fā)送速度控制信號的方法是，
步驟Α，讀取給定信號；
步驟B，依次給所有速度調節(jié)單元發(fā)出一次速度控制信號；
步驟C，判斷速度是否發(fā)生改變，速度發(fā)生改變，轉到步驟D ;速度沒有發(fā)生改變，返回步驟C ；
步驟D，組成速度控制信號并發(fā)出；返回步驟C。
[0030]所述速度調節(jié)單元接收速度控制信號并調節(jié)直流無刷電機速度的方法是，
步驟一，電機控制初始化，設定直流無刷電機為制動狀態(tài)；
步驟二，判斷是否有速度控制信號；沒有速度控制信號，返回步驟二 ；有速度控制信號，轉到步驟三；
步驟三，接收速度控制信號；
步驟四，判斷接收到的地址碼是否與所在速度調節(jié)單元的設定地址碼相符合，相符合，轉到步驟五；不相符合，返回步驟二 ；
步驟五，調節(jié)直流無刷電機速度；返回步驟二。
[0031]所述判斷是否有速度控制信號，方法為判斷可控整流電壓中是否有引導波。
[0032]所述判斷可控整流電壓中是否有引導波的方法是，判斷取樣脈沖中工頻周期矩形波之后超過工頻周期寬度的低電平區(qū)間工頻周期數；在工頻周期矩形波之后的取樣脈沖中有工頻周期數為r一 I的低電平區(qū)間，則可控整流電壓中有引導波；在工頻周期矩形波之后的取樣脈沖中沒有工頻周期數為r一 I的低電平區(qū)間，則可控整流電壓中沒有引導波。
[0033]所述判斷取樣脈沖中工頻周期矩形波之后超過工頻周期寬度的低電平區(qū)間工頻周期數的方法是，對取樣脈沖中工頻周期矩形波之后超過工頻周期寬度的低電平脈沖測量寬度，設測量得到的超過工頻周期寬度的低電平脈沖寬度為K則該低電平區(qū)間的工頻周期數為INT (mO) ;INT函數的功能是舍去小數部分取整。
[0034]所述接收速度控制信號的方法是，接收X個工頻周期的可控整流電壓波轉換為X位數據碼。
[0035]所述接收X個工頻周期的可控整流電壓波轉換為X位數據碼，其方法是:
在引導波之后的X個工頻周期區(qū)間中，當I個工頻周期區(qū)間的取樣脈沖為低電平時，相應的該位數據碼為1，當I個工頻周期區(qū)間的取樣脈沖為I個占空比小于50%的矩形波時，相應的該位數據碼為O ;
其方法或者是:
在引導波之后的X個工頻周期區(qū)間中，當I個工頻周期區(qū)間的取樣脈沖為低電平時，相應的該位數據碼為0，當I個工頻周期區(qū)間的取樣脈沖為I個占空比小于50%的矩形波時，相應的該位數據碼為I。
[0036]所述停止交流輸出，是指控制交流控制輸出端輸出無效信號；所述開始整流輸出，是指控制整流控制輸出端輸出有效信號；所述開始交流輸出，是指控制交流控制輸出端輸出有效信號；所述停止整流輸出，是指控制整流控制輸出端輸出無效信號。
[0037]所述判斷速度是否發(fā)生改變的方法是，速度給定信號中有速度等級發(fā)生改變，或者有方向給定信號發(fā)生改變，則速度發(fā)生改變。
[0038]所述速度控制信號的速度等級為等級I時，控制直流無刷電機制動。
[0039]所述調節(jié)直流無刷電機速度的方法是，單片機調節(jié)模塊接收到的速度控制信號中，方向碼沒有改變時