[發(fā)明專利]一種無刷直流電機的控制裝置、系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106788062B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 林建輝;張衛(wèi)新;許衛(wèi)征
• 申請（專利權）人: 上海晶豐明源半導體股份有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/22
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 徐世俊

公開了一種無刷直流電機的控制裝置。該裝置包括位置檢測單元、參考產生單元、電流測量單元、計算單元、相位調整單元和驅動單元。其中，位置檢測單元用于檢測電機轉子的位置，獲取電機轉子的位置信號。參考產生單元用于根據電機轉子的位置信號，選取參考時刻。電流測量單元，用于測量電機的相電流，并根據電機的相電流，獲取參考時刻的相電流。計算單元用于根據參考時刻的相電流，計算電機的直軸電流。相位調整單元用于根據電機的直軸電流與預期目標電流值的差值，調整電機線圈驅動電壓的相位。驅動單元用于根據電機轉子的位置信號和電機線圈驅動電壓的相位，輸出電機線圈的驅動信號，以推動電機轉子轉動。

技術領域

本申請涉及電機控制領域，特別涉及一種無刷直流電機的控制裝置、系統(tǒng)和方法。

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(tǒng)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(yōu)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，因此電機相電流滯后于所施加的電壓。為達成效率優(yōu)化、高速運轉等控制目標，通常需要在驅動電壓上施加一定的相位超前角。在一些應用中，經常采用近似估算的方法來計算相位超前角。

傳統(tǒng)的是通過測量變量，如平均電流、電流峰值、速度，或控制變量來估算所需的超前角，并在目標工作點上通過增益或偏置等做優(yōu)化配置。這類算法存在明顯的局限性：由于只是在特定工作點達成控制目標(如效率優(yōu)化)，一旦電機偏離目標工作點較多，電機運轉狀態(tài)就會偏離目標較多(如效率降低)，甚至發(fā)生飛車等危險情況；優(yōu)化配置的具體參數與電機本體參數和負載特性等都直接相關，會造成控制方案無法在多種電機和負載上通用。這些對電機系統(tǒng)的可靠性、一致性和批量生產及物料管理等造成不利。

發(fā)明內容

本申請?zhí)峁┝艘环N無刷直流電機的控制裝置、系統(tǒng)和方法。該裝置首先選定參考時刻，在參考時刻計算電機的直軸電流，根據直軸電流與預期目標電流值的關系，自動調整電機線圈驅動電壓的相位，以實現(xiàn)無刷直流電機在不同負載特性下的自適應控制，進而提高無刷直流電機系統(tǒng)的性能、可靠性及一致性，以及降低物料管理難度。

第一方面，提供了一種無刷直流電機的控制裝置。該裝置包括：位置檢測單元、參考產生單元、電流測量單元、計算單元、相位調整單元和驅動單元。其中，位置檢測單元用于檢測電機轉子的位置，獲取電機轉子的位置信號。參考產生單元用于根據電機轉子的位置信號，選取參考時刻。電流測量單元，用于測量電機的相電流，并根據電機的相電流，獲取參考時刻的相電流。計算單元用于根據參考時刻的相電流，計算電機的直軸電流。相位調整單元用于根據電機的直軸電流與預期目標電流值的差值，調整電機線圈驅動電壓的相位。驅動單元用于根據電機轉子的位置信號和電機線圈驅動電壓的相位，輸出電機線圈的驅動信號，以推動電機轉子轉動。

在一種可選的實現(xiàn)中，位置檢測單元包括一個或多個霍爾元件，每個霍爾元件間相隔一定電角。霍爾元件用于根據電機轉子的磁場來檢測電機轉子的位置，獲取電機轉子的位置信號。

在一種可選的實現(xiàn)中，參考產生單元具體用于根據電機轉子的位置信號，在一個電周期中選取一個或多個參考時刻。

在一種可選的實現(xiàn)中，電流測量單元具體用于根據電機的相電流，測量參考時刻的相電流，從而獲取參考時刻的相電流。

在一種可選的實現(xiàn)中，電流測量單元，具體用于根據電機的相電流在一個電周期的測量值，估計參考時刻的相電流，從而獲取參考時刻的相電流。