1.本技术涉及电机的技术领域，尤其是涉及一种无刷直流电机调速电路、方法及装置。
背景技术：2.无刷直流电机（bldc）是随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型直流电机，它是现代工业设备中重要的运动部件。无刷直流电机以法拉第电磁感应定律为基础，而又以新兴的电力电子技术、数字电子技术和各种物理原理为后盾，具有很强的生命力。
3.无刷直流电机是新风系统领域使用广泛的部件，但是，在实际的应用过程中，经常出现电机转速不达标或波动较大而导致新风系统的风量不达标或不稳定的情况，售后工程师或设备维护人员在调节无刷直流电机转速时需要花费大量的工时，给用户的使用体验性较差。
技术实现要素：4.本技术的目的是提供一种无刷直流电机调速电路、方法及装置，以提高无刷直流电机的调速效率。
5.第一方面，本技术提供的无刷直流电机调速电路采用如下的技术方案：一种无刷直流电机调速电路，包括用于驱动电机工作的驱动电路、用于获取电机脉冲信息的脉冲检测电路以及用于控制电机调速的微控制单元，所述微控制单元中预设有电机调速函数与目标转速，所述脉冲检测电路将获取的所述脉冲信息发送至所述微控制单元，所述微控制单元根据所述脉冲信息计算得到电机的实时转速，并根据所述实时转速与所述目标转速代入所述调速函数，得到脉冲信号变化值，所述微控制单元根据所述脉冲信号变化值控制所述驱动电路驱动电机调速。
6.通过采用上述技术方案，电机通电启动后，通过脉冲检测电路获取电机所输出的脉冲信息，并将得到的脉冲信息发送至微控制单元，微控制单元根据得到的脉冲信息计算电机的实时转速，根据得到的实时转速与预设的目标转速代入调速函数，以得到脉冲信号变化值，进而，微控制单元根据得到的脉冲信号变化值控制驱动电路驱动电机快速稳定地达到预设的目标转速，从而，能够提高无刷直流电机的调速效率。
7.可选的，所述驱动电路包括第一限流模块、第一光电耦合器与分压模块，所述第一光电耦合器的发光端分别连接第一限流模块与接地，所述第一光电耦合器的受光端连接分压模块。
8.通过采用上述技术方案，通过设置第一光电耦合器，以隔离传输电机的脉冲信号，通过设置第一限流模块，以对驱动电路起到限流作用，通过设置分压模块，以对驱动电路起到分压作用。
9.可选的，所述第一限流模块包括第一电阻器，所述第一电阻器的输入端连接所述微控制单元，所述第一电阻器的输出端连接所述第一光电耦合器的发光端的正极，所述第
一光电耦合器的发光端的负极接地，所述分压模块包括第二电阻器与第三电阻器，所述第二电阻器的输入端连接所述第一光电耦合器的受光端的集电极，所述第二电阻器的输出端连接电源，所述第三电阻器的输入端连接所述第一光电耦合器的受光端的发射极，所述第三电阻器的输出端接地，所述第一光电耦合器的受光端的发射极还连接电机控制接口。
10.通过采用上述技术方案，通过第一电阻器对驱动电路起到限流的作用，以免大电流损坏第一光电耦合器，通过第二电阻器对驱动电路起到分压的作用。
11.可选的，所述驱动电路还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块包括第一电容器，所述第一电容器的输入端分别连接所述第一光电耦合器的受光端的发射极与所述第三电阻器的输入端，所述第一电容器的输出端分别连接所述第三电阻器的输出端与接地。
12.通过采用上述技术方案，通过第一电容器以滤除驱动电路中的干扰信号，进而，实现辅助稳定信号的作用。
13.可选的，所述脉冲检测电路包括第二限流模块、第二光电耦合器、第二滤波模块与防干扰模块，所述第二光电耦合器的发光端连接所述第二限流模块与防干扰模块，所述第二光电耦合器的受光端分别连接第二滤波模块与接地。
14.通过采用上述技术方案，通过设置第二光电耦合器，以隔离传输电机的脉冲信号，通过设置第二限流模块，以对脉冲检测电路起到限流的作用，通过设置第二滤波模块，以滤除脉冲检测电路中的干扰信号，通过设置防干扰模块，能够防止干扰信号影响脉冲检测电路。
15.可选的，所述第二限流模块包括第四电阻器，所述第四电阻器的输入端连接电源，所述第四电阻器的输出端连接所述第二光电耦合器的发光端的正极，所述第二滤波模块包括第二电容器，所述第二电容器的输入端分别连接所述第二光电耦合器的受光端的集电极与所述微控制单元，所述第二电容器的输出端接地，所述防干扰模块包括第五电阻器，所述第五电阻器的输入端分别连接所述第四电阻器的输出端与所述第二光电耦合器的发光端的正极，所述第五电阻器的输出端分别连接所述第二光电耦合器的发光端的负极与接地，所述第二光电耦合器的发光端的负极还连接电机脉冲接口。
16.通过采用上述技术方案，通过第四电阻器对脉冲检测电路实现限流作用，以免大电流损坏第二光电耦合器，通过第二电容器以滤除脉冲检测电路中的高频干扰信号，以免高频干扰信号影响脉冲信息的传递，通过第五电阻器能够防止干扰信号影响脉冲检测电路的检测效果。
17.可选的，所述第二滤波模块还包括第三电容器与第四电容器，所述第三电容器的输入端分别连接所述第四电阻器的输出端、所述第五电阻器的输入端与所述第二光电耦合器的发光端的正极，所述第三电容器的输出端连接所述第二光电耦合器的发光端的负极，所述第四电容器的输入端分别连接所述第二光电耦合器的发光端的负极、所述第三电容器的输出端与所述第五电阻器的输出端，所述第四电容器的输出端接地。
18.通过采用上述技术方案，通过设置第三电容器与第四电容器以滤除脉冲检测电路中的高频干扰信号，以免高频干扰信号影响脉冲信息的传递。
19.第二方面，本技术提供的一种无刷直流电机调速方法采用如下的技术方案：一种无刷直流电机调速方法，包括：获取电机的脉冲信息，并根据所述脉冲信息计算得到电机的实时转速；
预设电机目标转速与调速函数，并根据所述实时转速与所述目标转速代入所述调速函数，得到脉冲信号变化值，并根据所述脉冲信号变化值调节电机的当前转速。
20.通过采用上述技术方案，电机通电启动后，获取电机所输出的脉冲信息，并根据得到的脉冲信息计算电机的实时转速，根据得到的实时转速与预设的目标转速代入调速函数，以得到脉冲信号变化值，进而，根据得到的脉冲信号变化值控制驱动电机快速稳定地达到预设的目标转速，从而，能够提高无刷直流电机的调速效率。
21.可选的，所述调速函数为a=dif_adj(b-c)，其中，a表示脉冲信号变化值，b表示目标转速，c表示实时转速，dif_adj表示比例控制域。
22.通过采用上述技术方案，将得到的实时转速与预设的目标转速代入调速函数，从而，根据调速函数可以方便计算得到脉冲信号变化值。
23.第三方面，本技术提供的一种无刷直流电机调速装置采用如下的技术方案：一种无刷直流电机调速装置，采用第一方面所述的电路，所述无刷直流电机调速装置包括存储器及存储在所述存储器上并能够在所述微控制单元上运行的电机调速程序，所述电机调速程序被所述微控制单元执行时，实现第二方面所述的方法。
附图说明
24.图1是本技术的无刷直流电机调速电路的整体模块框架图；图2是本技术的微控制单元的信号传输关系图；图3是本技术的驱动电路的电路图；图4是本技术的脉冲检测电路的电路图；图5是本技术的微控制单元的引脚连接关系示意图；图6是本技术的电能补充电路的电路图；图7是本技术的无刷直流电机调速方法的一方法流程图；图8是本技术的无刷直流电机调速方法的另一方法流程图。
25.图中，1、微控制单元；2、驱动电路；21、第一光电耦合器；3、脉冲检测电路；31、第二光电耦合器；4、电能补充电路；第一电阻器r1；第二电阻器r2；第三电阻器r3；第四电阻器r4；第五电阻器r5；第一电容器c1；第二电容器c2；第三电容器c3；第四电容器c4；第五电容器c5。
具体实施方式
26.以下结合附图1-8，对本技术作进一步详细说明。
27.一种无刷直流电机调速电路，参照图1，包括驱动电路2、脉冲检测电路3与微控制单元（mcu）1，其中，驱动电路2与脉冲检测电路3分别与微控制单元1电性连接，驱动电路2用于驱动无刷直流电机的启动与停止，脉冲检测电路3用于检测无刷直流电机以获得无刷直流电机的脉冲信息，并将获得的脉冲信息发送至微控制单元1，且微控制单元1中预设有转速换算函数，进而，根据获得的脉冲信息代入转速换算函数以计算得到电机的实时转速，此处的转速换算函数采用已知函数。
28.微控制单元1中预设有电机调速函数与目标转速，进而，根据电机的实时转速与预设的目标转速代入电机调速函数，以得到脉冲信号变化值，从而微控制单元1根据脉冲信号
变化值能够控制驱动电路2驱动无刷直流电机进行调速，以使无刷直流电机快速稳定地达到目标转速，此处的调速可以为增速或降速；并且，当电机转速达到额定转速范围内时，可以对电机转速进行微调节，以保持稳定的转速。
29.参照图2，其中，驱动电路2包括第一限流模块、第一光电耦合器21、分压模块与第一滤波模块，第一光电耦合器21的发光端分别连接第一限流模块与接地，第一光电耦合器21的受光端分别连接分压模块与第一滤波模块，其中，本实施例中的第一光电耦合器21的型号为el817scta。
30.具体地，在本实施例中，第一限流模块包括第一电阻器r1，且第一电阻器r1的输入端连接微控制单元1，第一电阻器r1的输出端连接第一光电耦合器21的发光端的正极，当然，根据实际的使用需求，可以采用稳压二极管替换第一电阻器r1，第一光电耦合器21的发光端的负极接地，进而，采用第一电阻器r1实现对第一光电耦合器21的限流作用，其中，本实施例中第一电阻器r1的阻值为330ω。
31.具体地，在本实施例中，分压模块包括第二电阻器r2与第三电阻器r3，且第二电阻器r2的输入端连接第一光电耦合器21的受光端的集电极，第二电阻器r2的输出端连接电源，此处的电源为15v，进而，采用第二电阻器r2实现对整个驱动电路2进行分压的作用；第三电阻器r3的输入端连接第一光电耦合器21的受光端的发射极，第三电阻器r3的输出端接地，进而，采用第三电阻器r3实现对整个驱动电路2进行分压的作用；并且第一光电耦合器21的受光端的发射极还连接电机控制接口，进而，以通过驱动电路2驱动无刷直流电机工作，其中，本实施例中的第二电阻器r2的阻值为2.4kω，第三电阻器r3的阻值为2kω。
32.具体地，在本实施例中，第一滤波模块包括第一电容器c1，且第一电容器c1的输入端分别连接第一光电耦合器21的受光端的发射极与第三电阻器r3的输入端，第一电容器c1的输出端接地，进而，采用第一电容器c1实现滤除电信号中掺杂的高频干扰信号；本实施例中的第一电容器c1与第三电阻器r3呈并联状态，其中，本实施例中的第一电容器的容值为10μf。
33.参照图3，其中，脉冲检测电路3包括第二限流模块、第二光电耦合器31、第二滤波模块与防干扰模块，第二光电耦合器31的发光端分别连接第二限流模块、第二滤波模块与防干扰模块，第二光电耦合器31的受光端分别连接第二滤波模块与接地，其中，本实施例中的第二光电耦合器31的型号为el817scta。
34.具体地，在本实施例中，第二限流模块包括第四电阻器r4，且第四电阻器r4的输入端连接电源，此处的电源为15，第四电阻器r4的输出端连接第二光电耦合器31的发光端的正极，进而，采用第四电阻器r4能够实现对整个脉冲检测电路3的限流作用，当然，根据实际的使用情况，可以采用稳压二极管替换第四电阻器r4，其中，本实施例中的第四电阻器r4的阻值为4.7kω。
35.具体地，在本实施例中，第二滤波模块包括第二电容器c2、第三电容器c3与第四电容器c4，且第二电容器c2的输入端分别连接第二光电耦合器31的受光端的集电极与微控制单元1，第二电容器c2的输出端接地，进而，采用第二电容器c2可以滤除脉冲检测电路3中的高频交流干扰信号；第三电容器c3的输入端分别连接第四电阻器r4的输出端与第二光电耦合器31的发光端的正极，第三电容器c3的输出端连接第二光电耦合器31的发光端的负极，进而，采用第三电容器c3可以滤除脉冲检测电路3中的高频交流干扰信号；第四电容器c4的
输入端分别连接第二光电耦合器31的发光端的负极与第三电容器c3的输出端，第四电容器c4的输出端接地，进而，采用第四电容器c4可以滤除脉冲检测电路3中的高频交流干扰信号；并且，第二光电耦合器31的发光端的负极还连接电机脉冲接口，进而，以通过脉冲检测电路3检测无刷直流电机在工作时的脉冲信息，其中，本实施例中的第二电容器c2、第三电容器c3与第四电容器c4的容值均为1nf。
36.具体地，在本实施例中，防干扰模块包括第五电阻器r5，且第五电阻器r5的输入端分别连接第四电阻器r4的输出端、第二光电耦合器31的发光端的正极与第三电容器c3的输入端，第五电阻器r5的输出端分别连接第二光电耦合器31发光端的负极、第三电容器c3的输出端与第四电容器c4的输入端，也即，第五电阻器r5与第三电容器c3呈并联状态，进而，采用第五电阻器r5能够防止干扰信号影响脉冲检测电路3所检测的电机脉冲信息，其中，本实施例中的第五电阻器r5的阻值为4.7kω。
37.参照图4，其中，微控制单元1上设置有六个引脚，引脚1分别接340v电源（dc）与排风马达的vm端（控制端），引脚2为空脚，引脚3分别接地与接排风马达的h端（接地端），引脚4分别接15v电源与排风马达的vc端（整流端），引脚5分别接脉冲检测电路3与排风马达的vsp端（校准电压端），引脚6分别接驱动电路2与排风马达的pg端（脉冲信号端），由于引脚1与引脚3均呈高压状态，引脚1与引脚3之间需要一定的间距，故，引脚2设置为空脚。
38.具体地，在本实施例中，微控制单元1可以采用8051核的单片机，且微控制单元1可以采用sino/fls lqfp64 sh79f6431 lf、sino/fls qfp44 sh79f166af/044fr lf、sino/fls lqfp44 sh79f166ap/044pr lf、sino/fls lqfp44 sh79f166bp/044pr、sino/fls lqfp44 gs16lf601ap/044pr lf、sino/fls lqfp44 sh79f3283p/044pr lf、sino/fls tqfp48 sh79f3283u/048ur lf与sino/fls lqfp64 sh79f6442p/064pr lf等型号中的任意一种。
39.参照图5，其中，由于电机在工作时可能会出现对电能需求激增等工作异常情况，故，本实施例中设置有用于对电机进行电能补充的电能补充电路4，且电能补充电路4分别与电机电源、微控制单元1电性连接，具体地，电能补充电路4包括第五电容器c5，第五电容器c5的输入端连接电源，第五电容器c5的输出端分别连接电机电源与接地。
40.具体地，在本实施例中，一般来讲，标准交流220v的电压转换为标准直流电压后为310v，由于电网不稳定，经转换计算后最高可以达到直流380v电压，故，第五电容器c5选用82μf、450v的储能元件，选择450v为了给第五电容器c5储能提供余留量，进而，通过第五电容器c5能够在短时间内对电机进行电能补充，以实现电机对电能需求激增的目的。
41.本技术实施例的实施原理为：通过驱动电路2驱动电机开始工作，然后，通过脉冲检测电路3检测电机的脉冲信息，并将得到的脉冲信息发送至微控制单元1，进而，微控制单元1根据得到的脉冲信息计算电机当前的实时转速，根据得到的实时转速与预设的目标转速代入预设的调速函数，以得到脉冲信号变化值，从而，微控制单元1根据脉冲信号变化值可以控制驱动电路2驱动电机进行调速，以使电机增速或降速至目标转速；通过此电路的设置，能够提高无刷直流电机的调速效率。
42.一种无刷直流电机调速方法，参照图6，该方法包括：s100：获取电机的脉冲信息，并根据脉冲信息计算得到电机的实时转速。
43.具体地，在本实施例中，电机启动运行后，会输出脉冲信号，以指示电机当前的实
时转速。
44.具体地，于步骤s100中，若获取的电机脉冲信息持续为零，则发出报警信号，以指示当前电机处于非正常工作状态（未启动）；反之，若获取的电机脉冲信息持续有输出，则表明当前电机处于正常工作状态。
45.s200：预设电机目标转速与调速函数，并根据实时转速与目标转速代入调速函数，得到脉冲信号变化值，并根据脉冲信号变化值调节电机的当前转速。
46.具体地，在本实施例中，控制电机的方式与所检测调速的电机规格有关，也即，不同的电机规则具有不同的电机控制方式。
47.具体地，于步骤s200中，所预设的电机调速函数为a=dif_adj(b-c)，其中，a表示脉冲信号变化值，b表示目标转速，c表示实时转速，dif_adj表示比例控制域。
48.一种无刷直流电机调速装置，采用了上述的调速电路，且调速装置包括存储器及存储在存储器上并能够在微控制单元1上运行的电机调速程序，其中，电机调速程序被微控制单元1执行时，实现上述的电机调速方法。
49.其中，无刷直流电机调速装置可以采用台式电脑、笔记本电脑或云端服务器等，且调速装置包括但不限于微控制单元1以及存储器，例如，还可以包括输入输出设备、网络接入设备以及总线等。
50.其中，微控制单元1可以采用中央处理单元（cpu），当然，根据实际的使用情况，也可以采用其他通用处理器、数字信号处理器（dsp）、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、分立硬件组件等，本技术对此不做限制。
51.其中，存储器可以为调速装置的内部存储单元，例如，硬盘或内存，也可以为调速装置的外部存储设备，例如，插接式硬盘、智能存储卡（smc）、安全数字卡（sd）或闪存卡（fc）等，且存储器还可以为调速装置的内部存储单元与外部存储设备的组合，存储器用于存储计算机程序以及调速装置所需的其他程序和数据，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或将要输出的数据，本技术对此不做限制。
52.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。
技术特征：1.一种无刷直流电机调速电路，其特征在于，包括用于驱动电机工作的驱动电路（2）、用于获取电机脉冲信息的脉冲检测电路（3）以及用于控制电机调速的微控制单元（1），所述微控制单元（1）中预设有电机调速函数与目标转速，所述脉冲检测电路（3）将获取的所述脉冲信息发送至所述微控制单元（1），所述微控制单元（1）根据所述脉冲信息计算得到电机的实时转速，并根据所述实时转速与所述目标转速代入所述调速函数，得到脉冲信号变化值，所述微控制单元（1）根据所述脉冲信号变化值控制所述驱动电路（2）驱动电机调速。2.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速电路，其特征在于，所述驱动电路（2）包括第一限流模块、第一光电耦合器（21）与分压模块，所述第一光电耦合器（21）的发光端分别连接第一限流模块与接地，所述第一光电耦合器（21）的受光端连接分压模块。3.根据权利要求2所述的无刷直流电机调速电路，其特征在于，所述第一限流模块包括第一电阻器r1，所述第一电阻器r1的输入端连接所述微控制单元（1），所述第一电阻器r1的输出端连接所述第一光电耦合器（21）的发光端的正极，所述第一光电耦合器（21）的发光端的负极接地，所述分压模块包括第二电阻器r2与第三电阻器r3，所述第二电阻器r2的输入端连接所述第一光电耦合器（21）的受光端的集电极，所述第二电阻器r2的输出端连接电源，所述第三电阻器r3的输入端连接所述第一光电耦合器（21）的受光端的发射极，所述第三电阻器r3的输出端接地，所述第一光电耦合器（21）的受光端的发射极还连接电机控制接口。4.根据权利要求2所述的无刷直流电机调速电路，其特征在于，所述驱动电路（2）还包括第一滤波模块，所述第一滤波模块包括第一电容器c1，所述第一电容器c1的输入端分别连接所述第一光电耦合器（21）的受光端的发射极与所述第三电阻器r3的输入端，所述第一电容器c1的输出端分别连接所述第三电阻器r3的输出端与接地。5.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速电路，其特征在于，所述脉冲检测电路（3）包括第二限流模块、第二光电耦合器（31）、第二滤波模块与防干扰模块，所述第二光电耦合器（31）的发光端连接所述第二限流模块与防干扰模块，所述第二光电耦合器（31）的受光端分别连接第二滤波模块与接地。6.根据权利要求5所述的无刷直流电机调速电路，其特征在于，所述第二限流模块包括第四电阻器r4，所述第四电阻器r4的输入端连接电源，所述第四电阻器r4的输出端连接所述第二光电耦合器（31）的发光端的正极，所述第二滤波模块包括第二电容器c2，所述第二电容器c2的输入端分别连接所述第二光电耦合器（31）的受光端的集电极与所述微控制单元（1），所述第二电容器c2的输出端接地，所述防干扰模块包括第五电阻器r5，所述第五电阻器r5的输入端分别连接所述第四电阻器r4的输出端与所述第二光电耦合器（31）的发光端的正极，所述第五电阻器r5的输出端分别连接所述第二光电耦合器（31）的发光端的负极与接地，所述第二光电耦合器（31）的发光端的负极还连接电机脉冲接口。7.根据权利要求6所述的无刷直流电机调速电路，其特征在于，所述第二滤波模块还包括第三电容器c3与第四电容器c4，所述第三电容器c3的输入端分别连接所述第四电阻器r4的输出端、所述第五电阻器r5的输入端与所述第二光电耦合器（31）的发光端的正极，所述第三电容器c3的输出端连接所述第二光电耦合器（31）的发光端的负极，所述第四电容器c4的输入端分别连接所述第二光电耦合器（31）的发光端的负极、所述第三电容器c3的输出端与所述第五电阻器r5的输出端，所述第四电容器c4的输出端接地。
8.一种无刷直流电机调速方法，其特征在于，包括：获取电机的脉冲信息，并根据所述脉冲信息计算得到电机的实时转速；预设电机目标转速与调速函数，并根据所述实时转速与所述目标转速代入所述调速函数，得到脉冲信号变化值，并根据所述脉冲信号变化值调节电机的当前转速。9.根据权利要求8所述的无刷直流电机调速方法，其特征在于，所述调速函数为a=dif_adj(b-c)，其中，a表示脉冲信号变化值，b表示目标转速，c表示实时转速，dif_adj表示比例控制域。10.一种无刷直流电机调速装置，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述的电路，所述无刷直流电机调速装置包括存储器及存储在所述存储器上并能够在所述微控制单元（1）上运行的电机调速程序，所述电机调速程序被所述微控制单元（1）执行时，实现权利要求8-9中任一项所述的方法。
技术总结本申请涉及电机的技术领域，特别涉及一种无刷直流电机调速电路、方法及装置，该调速电路包括用于驱动电机工作的驱动电路、用于获取电机脉冲信息的脉冲检测电路以及用于控制电机调速的微控制单元，所述微控制单元中预设有电机调速函数与目标转速，所述脉冲检测电路将获取的所述脉冲信息发送至所述微控制单元，所述微控制单元根据所述脉冲信息计算得到电机的实时转速，并根据所述实时转速与所述目标转速代入所述调速函数，得到脉冲信号变化值，所述微控制单元根据所述脉冲信号变化值控制所述驱动电路驱动电机调速。本申请具有提高无刷直流电机的调速效率的效果。直流电机的调速效率的效果。直流电机的调速效率的效果。
技术研发人员：廖永忠 熊世辉
受保护的技术使用者：深圳市诺科科技有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
