本實(shí)用新型涉及一種直流無刷無位置傳感器的電機(jī)可變頻無級調(diào)速的吸油煙機(jī)。

背景技術(shù)：

目前，行業(yè)內(nèi)的吸油煙機(jī)電機(jī)大都為單相異步交流電機(jī)，此類電機(jī)的特點(diǎn)是低能效，一般效率為40％左右，電機(jī)體積相對較大，需要電容啟動，檔位一般是2或3個，速度調(diào)節(jié)范圍小，裝配于吸油煙機(jī)上的整機(jī)全壓效率一般在23％左右。而無刷無位置傳感器直流電機(jī)，其效率一般在80％以上，裝配于吸油煙機(jī)上的整機(jī)全壓效率則高于40％，節(jié)能效果非常明顯，尤其是調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)變頻無級調(diào)速，調(diào)速性能優(yōu)良。如中國專利申請?zhí)枮?01210036642.8，發(fā)明名稱為一種油煙機(jī)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置及其控制方法，包括有風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制模塊，還包括有傳感器、主控模塊、按鍵模塊。上述結(jié)構(gòu)使得油煙機(jī)可以智能選擇風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的電機(jī)工作狀態(tài)，還保證了油煙機(jī)的使用效果，有效改善廚房油煙環(huán)境，做到節(jié)能環(huán)保，但沒有提出轉(zhuǎn)速控制模塊具體的實(shí)施方案，滿足不了用戶的操作要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)及其控制方法。

按照本實(shí)用新型提供的一種帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)采用的主要技術(shù)方案為：包括相連接的速度給定單元、CPU微處理器、電流采樣單元、反電動勢過零檢測單元以及向所述速度給定單元、所述CPU微處理器提供電源的供電電源，還包括IPM三相全橋智能功率放大單元，所述IPM三相全橋智能功率放大單元包括內(nèi)核單元、溫度超限監(jiān)控單元和三相逆變單元，所述CPU微處理器對所述速度給定單元輸入的調(diào)速信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并進(jìn)行運(yùn)算后，輸出相應(yīng)占空比的PWM脈寬調(diào)制波形，該波形經(jīng)所述內(nèi)核單元放大、隔離后驅(qū)動所述三相逆變單元功率放大后加載到電機(jī)上；

所述電流采樣單元檢測電機(jī)的工作電流或所述溫度超限監(jiān)控單元檢測所述IPM三相全橋智能功率放大單元的工作溫度后反饋給所述CPU微處理器，若電機(jī)上的電流過載或所述IPM三相全橋智能功率放大單元有超溫現(xiàn)象，所述CPU微處理器發(fā)出指令關(guān)閉所述IPM三相全橋智能功率放大單元的輸出。

本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)還可具有如下附屬技術(shù)特征：

所述內(nèi)核單元包括相連接的二極管D4-D6、集成芯片IC1-IC3，所述CPU微處理器輸出的PW0-PW5的控制信號分別經(jīng)電阻R2和R3、電阻R5和R6、電阻R8和R9限流以及所述電容C2和C1、電容C5和C4、電容C8和C7濾除高頻干擾后，再分別經(jīng)所述二極管D4和所述集成芯片IC1、所述二極管D5和所述集成芯片IC2、所述二極管D6和所述集成芯片IC3放大、隔離后控制所述三相逆變單元的開關(guān)。

所述三相逆變單元包括功率管VT1-VT6和并聯(lián)在每個所述功率管兩端的二極管D7-D12，所述功率管VT1和所述功率管VT2連接在所述集成芯片IC1上，所述功率管VT3和所述功率管VT4連接在所述集成芯片IC2上，所述功率管VT5和所述功率管VT6連接在所述集成芯片IC3上。

所述IPM三相全橋智能功率放大單元還包括分別與所述集成芯片IC1-IC3相連接的電容C3、C6和C9，所述電容C3、C6和C9分別為所述集成芯片IC1-IC3的VCC端濾除高頻干擾。

所述溫度超限監(jiān)控單元為內(nèi)置在所述IPM三相全橋智能功率放大單元的溫度傳感器VTH，所述溫度傳感器VTH檢測所述IPM三相全橋智能功率放大單元的工作溫度后反饋給所述CPU微處理器。

所述反電動勢過零檢測單元包括相連接的電阻R10-R15、電容C13-C15，所述反電動勢過零檢測單元檢測電機(jī)繞組在運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的反電動勢來獲得位置信號而實(shí)現(xiàn)換相。

所述電流采樣單元包括電阻R0以及并聯(lián)在所述電阻R0上的運(yùn)算放大器A1，所述電流采樣單元檢測電機(jī)的工作電流，若電機(jī)上的電流過載，所述CPU微處理器發(fā)出指令關(guān)閉所述IPM三相全橋智能功率放大單元的輸出。

所述IPM三相全橋智能功率放大單元還包括自舉單元，所述自舉單元包括保證功率管VT1正常工作的電阻R1、二極管D1、電容C12、集成芯片IC1的VB、VS端；保證功率管VT3正常工作的電阻R4、二極管D2、電容C11、集成芯片IC2的VB、VS端；保證功率管VT5正常工作的電阻R7、二極管D3、電容C10、集成芯片IC3的VB、VS端。

采用本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)帶來的有益效果為：結(jié)構(gòu)簡單合理、環(huán)保節(jié)能，功耗小，效率高，可調(diào)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩范圍大，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；應(yīng)用于吸油煙機(jī)上，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠、噪音低、全壓效率高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)的電路框圖。

圖2為本實(shí)用新型帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)的電路圖。

圖3為本實(shí)用新型帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的各相繞組通電邏輯示意圖。

圖4為本實(shí)用新型吸油煙機(jī)的控制方法的流程框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳述：

如圖1至圖3所示，按照本實(shí)用新型提供的一種帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)的實(shí)施例，包括相連接的速度給定單元1、CPU微處理器2、電流采樣單元6、反電動勢過零檢測單元4以及向所述速度給定單元1、所述CPU微處理器2提供電源的供電電源5，速度給定單元1為人機(jī)控制面板，還包括IPM三相全橋智能功率放大單元3，所述IPM三相全橋智能功率放大單元3包括內(nèi)核單元、溫度超限監(jiān)控單元和三相逆變單元，CPU微處理器2對速度給定單元1輸入的調(diào)速信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并進(jìn)行運(yùn)算后，輸出相應(yīng)占空比的PWM脈寬調(diào)制波形，該波形經(jīng)所述內(nèi)核單元放大、隔離后驅(qū)動所述三相逆變單元功率放大后加載到電機(jī)上；其工作原理為，CPU微處理器2對速度給定單元1輸入的調(diào)速信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并進(jìn)行運(yùn)算后，輸出相應(yīng)占空比的PWM脈寬調(diào)制波形，該波形經(jīng)內(nèi)核單元放大后驅(qū)動三相逆變單元將該波形加載到直流無刷無位置傳感器電機(jī)上，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)調(diào)速信號變化時，CPU微處理器2輸出的PWM脈寬調(diào)制波形的占空比也隨之變化，輸出到電機(jī)的電壓占空比也相應(yīng)變化，從而電機(jī)的轉(zhuǎn)速也跟著變化，達(dá)到變頻無級調(diào)速的目的，本實(shí)用新型提供的吸油煙機(jī)采用直流無刷無位置傳感器的電機(jī)，此種電機(jī)具有成本低、效率高、可靠性高特點(diǎn)，適合批量應(yīng)用的特點(diǎn)。

參見圖1至圖3，按照本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)，所述電流采樣單元6檢測電機(jī)的工作電流或所述溫度超限監(jiān)控單元檢測所述IPM三相全橋智能功率放大單元3的工作溫度后反饋給所述CPU微處理器2，若電機(jī)上的電流過載或所述IPM三相全橋智能功率放大單元3有超溫現(xiàn)象，所述CPU微處理器2發(fā)出指令關(guān)閉所述IPM三相全橋智能功率放大單元3的輸出；其工作原理為，電流采樣單元6檢測到電機(jī)的工作電流反饋給CPU微處理器2，CPU微處理器2根據(jù)這個電流信號判斷是否存在短路或過載現(xiàn)象，或溫度超限監(jiān)控單元檢測到IPM三相全橋智能功率放大單元3的工作溫度反饋給CPU微處理器2，CPU微處理器2根據(jù)這個溫度信號判斷是否存在溫度超限現(xiàn)象，若有電機(jī)過電流或IPM三相全橋智能功率放大單元3超溫現(xiàn)象，則發(fā)出指令關(guān)閉IPM三相全橋智能功率放大單元3的輸出，從而保護(hù)電機(jī)和吸油煙機(jī)本身不受損壞。

參見圖1至圖3，按照本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)，所述內(nèi)核單元包括相連接的二極管D4-D6、集成芯片IC1-IC3，其中二極管D4、集成芯片IC1組成U相PWM脈沖信號的放大驅(qū)動，二極管D5、集成芯片IC2組成V相PWM脈沖信號的放大驅(qū)動，二極管D6、集成芯片IC3組成W相脈沖信號的放大驅(qū)動，所述CPU微處理器2輸出的PW0-PW5的控制信號分別經(jīng)電阻R2和R3、電阻R5和R6、電阻R8和R9限流以及所述電容C2和C1、電容C5和C4、電容C8和C7濾除高頻干擾后，再分別經(jīng)所述二極管D4和所述集成芯片IC1、所述二極管D5和所述集成芯片IC2、所述二極管D6和所述集成芯片IC3放大、隔離后控制所述三相逆變單元的功率管VT1-VT6功率管的開關(guān)。

參見圖1至圖3，按照本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)，所述三相逆變單元包括功率管VT1-VT6和并聯(lián)在每個所述功率管兩端的二極管D7-D12，其中功率管VT1、功率管VT2、二極管D7、二極管D8組成U相功率放大驅(qū)動，功率管VT3、功率管VT4、二極管D9、二極管D10組成V相功率放大驅(qū)動，功率管VT5、功率管VT6、二極管D11、二極管D12組成W相功率放大驅(qū)動。所述功率管VT1和所述功率管VT2連接在所述集成芯片IC1上，所述功率管VT3和所述功率管VT4連接在所述集成芯片IC2上，所述功率管VT5和所述功率管VT6連接在所述集成芯片IC3上，三相逆變單元將電源5+VDC的功率如圖3所示各相繞組導(dǎo)通時序(PW0-PW5控制信號)分配給電機(jī)定子上各相繞組，以使電機(jī)產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩。

如圖3所示，X軸：ω為相角隨時間變化的速度即角速度(角頻率)，t為時間；Y軸：u為相電壓。，本實(shí)用新型采用的是三相直流無刷無位置傳感器電機(jī)，其三相定子繞組采用Y型連接，逆變電路為兩兩通電方式，各相繞組的通電邏輯示意圖如圖所示，順序?yàn)椋篣+W-→U+V-→W+V-→W+U-→V+U-→V+W-→U+W-，循環(huán)往復(fù)。通電后能形成旋轉(zhuǎn)磁動勢，在這個磁動勢的作用下，轉(zhuǎn)子也會隨之旋轉(zhuǎn)。通過控制PWM信號的周期和高電平持續(xù)時間來控制電機(jī)電樞電壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

參見圖1至圖3，按照本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)，所述IPM三相全橋智能功率放大單元3還包括分別與所述集成芯片IC1-IC3相連接的電容C3、C6和C9，所述電容C3、C6和C9分別為所述集成芯片IC1-IC3的VCC端濾除高頻干擾。

參見圖1至圖3，按照本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)，所述溫度超限監(jiān)控單元為內(nèi)置在所述IPM三相全橋智能功率放大單元3的溫度傳感器VTH，所述溫度傳感器VTH檢測所述IPM三相全橋智能功率放大單元3的工作溫度后反饋給所述CPU微處理器2，若IPM三相全橋智能功率放大單元3工作溫度超限，CPU微處理器2的11端口檢測到的工作溫度超過設(shè)定值時，則關(guān)閉PWM0-PWM5控制信號輸出，從而關(guān)閉IPM三相全橋智能功率放大單元3，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到保護(hù)IPM三相全橋智能功率放大單元3的目的。

參見圖1至圖3，按照本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)，所述反電動勢過零檢測單元4包括相連接的電阻R10-R15、電容C13-C15，所述反電動勢過零檢測單元4檢測電機(jī)繞組在運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的反電動勢來獲得位置信號而實(shí)現(xiàn)換相。

參見圖1至圖3，按照本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)，所述電流采樣單元6包括電阻R0以及并聯(lián)在所述電阻R0上的運(yùn)算放大器A1，所述電流采樣單元6檢測電機(jī)的工作電流，若電機(jī)上的電流過載，所述CPU微處理器2發(fā)出指令關(guān)閉所述IPM三相全橋智能功率放大單元3的輸出，當(dāng)電機(jī)負(fù)載變化時，流過采樣電阻R0的電流也隨之變化，則運(yùn)算放大器A1的輸出電壓跟隨變化，CPU微處理器2的第10端口通過檢測此電壓，若超過關(guān)機(jī)的設(shè)定值，則關(guān)機(jī)。

參見圖1至圖3，按照本實(shí)用新型提供的帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)，所述IPM三相全橋智能功率放大單元3還包括自舉單元，所述自舉單元包括保證功率管VT1正常工作的電阻R1、二極管D1、電容C12、集成芯片IC1的VB、VS端；保證功率管VT3正常工作的電阻R4、二極管D2、電容C11、集成芯片IC2的VB、VS端；保證功率管VT5正常工作的電阻R7、二極管D3、電容C10、集成芯片IC3的VB、VS端。

如圖4所示，按照本實(shí)用新型提供的上述帶直流無刷無位置傳感器電機(jī)的吸油煙機(jī)的控制方法的實(shí)施例，包括以下步驟：

步驟S00，上電初始化，系統(tǒng)自檢復(fù)位；

步驟S01，所述速度給定單元1將開機(jī)速度給定值傳輸至所述CPU處理器，進(jìn)行數(shù)字濾波運(yùn)算處理；

步驟S02，所述CPU處理器將速度給定值換算成為PWM信號；

步驟S03，所述CPU處理器判別速度給定單元1輸送的值是否變化，有變化則重新計算；若否，則所述CPU處理器將驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

步驟S04，所述CPU處理器將變化的速度給定值重新運(yùn)算處理；

步驟S05，所述CPU處理器通過所述反電勢過零檢測電路判別吸油煙機(jī)的出風(fēng)口是否受堵；

步驟S06，若吸油煙機(jī)的出風(fēng)口受堵，則所述CPU處理器將速度給定單元1輸送的值切換到最大值；

步驟S07，所述CPU處理器將所述步驟S04、步驟S06速度給定信號換算成為PWM信號；

步驟S08，所述IPM三相全橋智能功率放大單元3接收CPU處理器的PWM信號，通過所述內(nèi)核單元和所述三相逆變單元驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

步驟S09，所述CPU處理器采集到電機(jī)上的電流過載或所述IPM三相全橋智能功率放大單元3溫度超限定值或所述速度給定單元1有關(guān)機(jī)信號，則關(guān)閉PWM輸出信號，關(guān)閉電機(jī)。

以上所述的實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的具體實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。