[實用新型]一種無刷直流電機的控制裝置

有效

• 申請號: 201320177993.0
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN203193566U
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 曾根
• 申請（專利權）人: 京濱電子裝置研究開發(上海)有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 肖華

技術領域

本實用新型涉及一種無刷直流電機的控制裝置。

背景技術

目前對直流無刷電機進行矢量控制的時候，控制電機轉動的控制矢量是周期性給定的，而控制矢量的合成是根據傳感器的反饋角度值計算出來的，傳感器的反饋角度值的取得時間點與控制矢量的給定時間點之間往往存在著時間差。從而出現采集到的用于計算的角度值滯后于實際角度值的現象，這種現象在電機的轉速越快的時候越發明顯。

實用新型內容

為了克服現有技術中的缺點，本實用新型提出了一種無刷直流電機的控制裝置，包括：驅動部；控制部；控制部包括：旋轉變壓器解碼功能元件、空間矢量控制運算元件、存儲元件、軟件延遲時間計算元件、軟硬件延遲時間相加元件、補償角度計算元件以及電氣角與補償角相加元件，其中，無刷直流電機具有旋轉變壓器，無刷直流電機的旋轉變壓器的輸出端連接旋轉變壓器解碼功能元件的輸入端；驅動部的輸出端與電機相連，驅動電機旋轉；旋轉變壓器解碼功能元件具有電氣角輸出端以及電機速度輸出端，電氣角輸出端連接電氣角與補償角相加元件，電機速度輸出端連接補償角度計算元件；軟件延遲時間計算元件連接到軟硬件延遲時間相加元件；存儲元件與軟硬件延遲時間相加元件的輸入端相連，從而將硬件延遲時間輸出給軟硬件延遲時間相加元件；軟硬件延遲時間相加元件的輸出端連接到補償角度計算元件；補償角度計算元件連接到電氣角與補償角相加元件，電氣角與補償角相加元件的輸出端連接到空間矢量控制運算元件，空間矢量控制運算元件的輸出端連接到驅動板。

本系統通過精確計算從傳感器采集到的角度值開始直到實際的控制矢量生成時的時間，能夠獲得更加準確的控制矢量，從而提高了控制精度，并且能夠減少電機的發熱量，提高電源的利用率。

附圖說明

圖1是說明無刷直流電機產生正交偏差的示意圖；

圖2是本實用新型的硬件結構示意圖；

圖3是根據電機不同的轉速繪制出角度補償曲線的示意圖。

具體實施方式

現有技術中對于無刷直流電機的控制如下，控制器以固定的頻率采集電機的角度信息，然后結合角度信息通過空間矢量控制運算生成控制矢量并傳送到驅動板，驅動板將控制矢量信號放大成U、V、W三相信號驅動電機轉動。但是由于軟件的計算需要時間，硬件也存在一定的延時，所以在電機角度信息的采集時間點與實際控制矢量的輸出時間點之間，存在時間差，此外，電機處于轉動狀態，在這個時間差內定會產生偏轉，這樣就會導致生成控制矢量的角度滯后于當前的實際的角度。

圖1是控制矢量的角度與時間關系的曲線。如圖1所示，t0時刻開始計算，獲得角度值是θ0，而生成實際的控制矢量的角度的時間會延后到t1，這時實際的角度值為θ1，這與θ0之間就會存在角度值的滯后，從而導致生成的控制矢量與磁場方向不能實時正交，從而電機驅動效率變低，發熱增大，這種現象在電機的轉速越快的時候越發明顯。為了消除正交偏差，必須對用于空間矢量控制計算用的角度值進行補正。例如上圖的情況，如果將t0時刻的角度值θ0在此基礎上加上預先算出的角度值θ1-θ0的話，便可在t1實際輸出控制矢量的時候得到正交性更好的控制矢量。所以關鍵的問題是預先算出角度的補正值。角度補正值與滯后的時間以及電機的當前轉速相關。電機的當前轉速可以由控制板的RDC元件（旋轉變壓器解碼功能元件）通過軟件直接讀取。滯后時間又由軟件的計算時間和硬件的延遲時間組成。綜上所述，只要計算出軟件的延遲時間和硬件的延遲時間，就可以得到補正角度。

本實用新型的控制裝置的配置如圖2所示，其中包括：驅動部；控制部；控制部包括：旋轉變壓器解碼功能元件、空間矢量控制運算元件、存儲元件、軟件延遲時間計算元件、軟硬件延遲時間相加元件、補償角度計算元件以及電氣角與補償角相加元件，其中，無刷直流電機具有旋轉變壓器，無刷直流電機的旋轉變壓器的輸出端連接旋轉變壓器解碼功能元件的輸入端；驅動部的輸出端與電機相連，驅動電機旋轉；旋轉變壓器解碼功能元件具有電氣角輸出端以及電機速度輸出端，電氣角輸出端連接電氣角與補償角相加元件，電機速度輸出端連接補償角度計算元件；軟件延遲時間計算元件連接到軟硬件延遲時間相加元件；存儲元件與軟硬件延遲時間相加元件的輸入端相連，從而將硬件延遲時間輸出給軟硬件延遲時間相加元件；軟硬件延遲時間相加元件的輸出端連接到補償角度計算元件；補償角度計算元件連接到電氣角與補償角相加元件，電氣角與補償角相加元件的輸出端連接到空間矢量控制運算元件，空間矢量控制運算元件的輸出端連接到驅動板。

本實用新型的具體的補正角度的計算過程如下：

1、軟件延遲時間的計算