[發(fā)明專利]一種降低無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611113385.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN106602941B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭鴻浩;胡明樺;楊艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/10
• 分類號(hào): H02P6/10;H02P6/17
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種降低無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制裝置，其特征在于，包括無刷直流電機(jī)、三相全橋逆變器、霍爾位置傳感器、PWM產(chǎn)生和邏輯控制裝置、反饋電流選擇模塊、電流調(diào)節(jié)器、速度計(jì)算模塊、PI調(diào)節(jié)器、提前角度計(jì)算模塊，其中霍爾位置傳感器安裝在無刷直流電機(jī)上，輸出三相霍爾位置信號(hào)到速度計(jì)算模塊和提前角度計(jì)算模塊，速度計(jì)算模塊輸出電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械角速度經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器輸出給定電流值；通過電流傳感器測(cè)得的電機(jī)三相繞組的相電流，其信號(hào)既輸入到提前角度計(jì)算模塊又輸入到反饋電流選擇模塊；提前角度計(jì)算模塊輸出經(jīng)過提前角度處理后的換相邏輯；反饋電流選擇模塊根據(jù)當(dāng)前邏輯選擇反饋電流，將兩相導(dǎo)通區(qū)間的正相電流進(jìn)行反饋，與給定電流相減后輸出電流誤差信號(hào)給電流調(diào)節(jié)器；電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器或滯環(huán)比較器形式，其輸出接入PWM產(chǎn)生和邏輯控制裝置；PWM產(chǎn)生和邏輯控制裝置輸出三相全橋逆變器的六個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制無刷直流電機(jī)；

其中，提前角度計(jì)算模塊中用于檢測(cè)定子繞組電流的電流檢測(cè)傳感器產(chǎn)生三個(gè)電流信號(hào)輸出到邏輯單元，經(jīng)過異或邏輯處理成采樣單元的觸發(fā)信號(hào)，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的霍爾傳感器輸出連續(xù)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)到采樣器，經(jīng)過采樣形成換相過程中電流幅值相等時(shí)刻角度信號(hào)；用于采集當(dāng)前換相周期反電動(dòng)勢(shì)幅值交點(diǎn)位置信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)角度生成器，采樣器輸出信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)角度生成器輸出的信號(hào)差值得到電流幅值交點(diǎn)落后或超前反電動(dòng)交點(diǎn)的角度，換相角度生成器根據(jù)信號(hào)差值判斷下一個(gè)周期是提前還是滯后導(dǎo)通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制裝置，其特征在于，所述提前角度計(jì)算模塊包括三個(gè)比較器、異或邏輯處理模塊、角度計(jì)算模塊、角度采樣模塊、標(biāo)準(zhǔn)角度更新模塊、角度差值計(jì)算模塊、換相控制模塊；上述提前角度計(jì)算模塊中所述三個(gè)比較器的輸入端接電流檢測(cè)信號(hào)，輸出端接所述異或邏輯處理模塊；

所述角度計(jì)算模塊的輸入端接霍爾傳感器檢測(cè)到的位置信號(hào)，第一輸出端接所述角度采樣模塊與換相控制模塊，第二輸出接所述標(biāo)準(zhǔn)角度更新模塊的第一輸入端；

所述角度采樣模塊的第一輸入端接所述異或邏輯處理模塊的輸出端，第二輸入端接所述角度計(jì)算模塊的第一輸出端；輸出端接所述角度差值計(jì)算模塊的第二輸入端；

所述標(biāo)準(zhǔn)角度更新模塊的第二輸入端接所述換相控制模塊的輸出端；輸出端接所述角度差值計(jì)算模塊第一輸入端；

所述角度差值計(jì)算模塊的輸出端接換相控制模塊的第二輸入端。

3.基于權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的降低無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)建提前角度計(jì)算模塊；

步驟2，電流檢測(cè)電路實(shí)時(shí)采集無刷直流電機(jī)三相繞組的相電流，三個(gè)比較器分別對(duì)三相電流i_a、i_b、i_c進(jìn)行比較，其中第一個(gè)比較器對(duì)i_a、i_b進(jìn)行比較，第二個(gè)比較器對(duì)i_b、i_c進(jìn)行比較，第三個(gè)比較器對(duì)i_c、i_a進(jìn)行比較，異或邏輯處理模塊對(duì)三個(gè)比較器的輸出結(jié)果進(jìn)行異或處理，得到邊沿與電流相交時(shí)刻對(duì)應(yīng)的方波信號(hào)；

步驟3，用霍爾位置傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，并通過角度計(jì)算模塊算出在0°～360°內(nèi)連續(xù)變化的電機(jī)電角度θ；

步驟4，在異或邏輯處理模塊輸出方波信號(hào)的每一個(gè)邊沿時(shí)刻，觸發(fā)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子電角度θ的采樣，得到電流相交時(shí)刻對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電角度值θ_I；

步驟5：標(biāo)準(zhǔn)角度更新模塊在每個(gè)換相過程開始階段，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)角度θ_E進(jìn)行更新，標(biāo)準(zhǔn)角度為0°(360°)、60°、120°、180°、240°和300°，該標(biāo)準(zhǔn)角度給出換相的兩相反電動(dòng)勢(shì)交點(diǎn)相對(duì)應(yīng)電角度位置；

步驟6：反電動(dòng)勢(shì)交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度值θ_E與電流相交時(shí)刻對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電角度值θ_I做差，計(jì)算得到提前角度值，在下一換相周期時(shí)以該角度進(jìn)行提前導(dǎo)通控制。