[發明專利]無刷電機相位超前角優化的方法、裝置和控制系統

有效

• 申請號: 201410308679.0
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104092413B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 高峰;林建輝
• 申請（專利權）人: 英特格靈芯片（天津）有限公司
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及工業自動化控制領域，尤其涉及一種無刷電機相位超前角優化的方法、裝置和控制系統。

背景技術

無刷電動機利用電子換向替代了機械換向，克服了傳統直流電機由于電刷摩擦而產生的一系列問題，并且具有調速性能好、體積小、效率高等優點，因而廣泛應用于國民經濟生產的各個領域以及人們的日常生活中。

無刷電機的繞組呈電感特性，因此繞組電流滯后于所施加的電壓。所以通常設置一定的相位超前角以使得相電流與相應的反電動勢同相，以達到提高電機輸出扭矩和效率的目的。超前角的設置大致可分為直接和間接兩種方式。反電動勢的相位可以通過位置傳感器確定，因此通過相電流的檢測即可直接獲得超前角信息。不過，通常直接的方式需要大量的計算資源，硬件成本較高，開發周期也較長。因此經常使用間接的方式，比如通過電機平均電流的檢測來獲得近似的超前角。

然而，目前常用的間接方式通常需要用戶根據電機和負載的典型情況通過試驗確定并固化所需的計算參數。例如在基于電機平均電流的自動超前角算法中采用固定的超前角偏置LA₀和增益k，在負載發生變化時，計算參數偏置LA₀和增益k不會隨之變化，從而影響了該方法在電機控制方案中的通用性，在負載不斷變化的應用場景中，如水泵中，會導致電機的性能受到影響，甚至容易出現電機飛車等異常現象。電機飛車具體指電機的轉速和功率突然劇烈增加，尤其容易在電機空載或超前角過大時發生，而這會造成電機因過熱而受損，甚至威脅人員安全。

發明內容

本發明實施例提供了一種無刷電機相位超前角優化的方法、裝置和控制系統，能夠根據電機負載的輕重程度自適應調整相位超前角優化的計算參數，從而使計算得到的相位超前角能夠適應電機負載的變化，提高電機性能，同時避免電機輕載尤其是空載時出現飛車等異常現象。

第一方面，本發明實施例提供了一種無刷電機相位超前角優化的方法，包括：

檢測電機的狀態參數；

獲取電機的控制參數；

根據所述狀態參數和所述控制參數確定相位超前角計算參數；

根據所述相位超前角計算參數優化所述電機的相位超前角；

根據所述相位超前角，調整施加于所述電機的激勵信號的相位。

優選的，所述控制參數包括電機的線電壓；所述狀態參數包括電機轉速；所述相位超前角計算參數為所述電機的線電壓與所述電機轉速的比值的函數。

優選的，在根據所述相位超前角計算參數優化所述電機的相位超前角之前，所述方法還包括：

獲取所述電機的平均電流。

進一步優選的，所述相位超前角計算參數包括增益參數和偏置參數，所述根據所述增益參數和偏置參數優化所述電機的相位超前角具體為：

LA＝k·I_AVG+LA₀；

其中，LA為相位超前角，k為增益參數，I_AVG為電機的平均電流，LA₀為偏置參數。

第二方面，本發明實施例提供了一種無刷電機相位超前角優化的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

檢測單元，用于檢測電機狀態參數；

獲取單元，用于獲取電機的控制參數；

確定單元，用于根據所述狀態參數和所述控制參數確定相位超前角計算參數；

優化單元，用于根據所述相位超前角計算參數優化所述電機的相位超前角；

控制和驅動單元，用于根據所述相位超前角，調整施加于所述電機的激勵信號的相位。

優選的，所述控制參數包括電機的線電壓；所述狀態參數包括電機轉速；所述相位超前角計算參數為所述電機的線電壓與所述電機轉速的比值的函數。

優選的，所述裝置還包括：

電流獲取單元，用于獲取所述電機的平均電流。

進一步優選的，所述相位超前角計算參數包括增益參數和偏置參數，所述優化單元具體用于：

LA＝k·I_AVG+LA₀；

其中，LA為相位超前角，k為增益參數，I_AVG為電機的平均電流，LA₀為偏置參數。

第三方面，本發明實施例還提供了一種相位超前角優化電路，包括上述第二方面所述的無刷電機相位超前角優化的裝置。

第四方面，本發明實施例還提供了一種無刷電機控制系統，檢測電路、控制電路和功率開關電路；

所述控制電路包括如上述權利要求9所述的相位超前角優化電路。