[發明專利]一種用于高速無刷直流電機的換相誤差補償方法

有效

• 申請號: 201910453832.1
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110212819B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 夏長亮;程昱;曹彥飛;李新旻;史婷娜;陳煒
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182;H02P6/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種用于高速無刷直流電機的換相誤差補償方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)高速無刷直流電機系統在正常運行階段利用電壓傳感器獲得電機三相相電壓，構建無刷直流電機的線反電勢表達式，將高速無刷直流電機的一個電角度周期劃分為6個扇區，每個扇區對應一個導通模式，在每一個導通模式下選擇設定的線反電勢作差得到該導通模式下的線反電勢差值函數，將所述線反電勢差值函數稱為目標函數；

2)對電機的每一個換相點進行預估計，確定每一個預估計換相點前后的兩個導通模式，根據兩個導通模式下三相的導通狀態分別得到對應的目標函數，對預估計換相點前后兩個導通模式圍繞預估計換相點選擇相等的電角度范圍，分別對目標函數進行積分運算，得到兩個目標函數的積分值差值ΔS，當預估計換相點所在角度與實際換相點所在角度的誤差Δθ0時，目標函數積分值差值ΔS隨著預估計換相點所在角度與實際換相點所在角度的誤差Δθ的增大而增大，這時ΔS0；當預估計換相點所在角度與實際換相點所在角度的誤差Δθ0時，目標函數積分值差值ΔS隨著預估計換相點所在角度與實際換相點所在角度的誤差Δθ的增大而增大，這時ΔS0；

3)通過比較兩個目標函數的積分值差值，得到了兩個目標函數的積分值差值與預估計換相點和實際換相點之間超前或者滯后的相位關系，從而通過目標函數積分值差值ΔS確定預估計換相點所在角度與實際換相點所在角度的誤差Δθ，并通過PI調節器對預估計換相點所在角度與實際換相點所在角度的誤差Δθ進行補償。

2.根據權利要求1所述的一種用于高速無刷直流電機的換相誤差補償方法，其特征在于，步驟1)所述的得到該導通模式下的線反電勢差值函數，首先是將無刷直流電機系統通過電壓傳感器得到三相相電壓表達式，將三相相電壓表達式兩兩相減，得到電機的線反電勢表達式；然后對6個扇區所對應的6個導通模式，選擇設定的線反電勢表達式構建目標函數，對于一個電角度周期下6個導通模式而言，確定每個導通模式下的目標函數為：

(1)當電機處于b⁺a^-，a⁺b^-導通模式時，確定目標函數為e_bcca；

(2)當電機處于c⁺a^-，a⁺c^-導通模式下時，確定目標函數為e_abbc；

(3)當電機處于b⁺c^-，c⁺b^-導通模式下時，確定目標函數為e_caab；

其中，+表示正向導通相，-表示負向導通相。

3.根據權利要求1所述的一種用于高速無刷直流電機的換相誤差補償方法，其特征在于，步驟2)所述的對預估計換相點前后兩個導通模式圍繞預估計換相點選擇相等的電角度范圍，分別對目標函數進行積分運算，比較兩個目標函數的積分值差異，是在電機的預估計換相點前后相等的電角度范圍內對目標函數做積分，分別得到預估計換相點前后的積分值S₁和S₂，在電機預估計換相點超前情況下得到目標函數積分值差值ΔS為：

式中，Δθ表示預估計換相點所在角度與實際換相點所在角度的誤差，E表示相反電勢的幅值；S₁和S₂為預估計換相點前后的積分值；此時目標函數積分值差值ΔS隨著Δθ的增大而增大，且ΔS0；

在電機預估計換相點滯后情況下得到兩者的差值ΔS為：

此時目標函數積分值差值ΔS隨著Δθ的增大而增大，且ΔS0。

4.根據權利要求1所述的一種用于高速無刷直流電機的換相誤差補償方法，其特征在于，步驟3)中，所述的目標函數積分值差值ΔS的符號反映預估計換相點的超前或者滯后情況，當目標函數積分值差值ΔS的符號為負時，預估計換相點為超前情況；當目標函數積分值差值ΔS的符號為正時，預估計換相點為滯后情況；目標函數積分值差值ΔS的絕對值大小反映了預估計換相點和實際換相點之間相位差的大小，因此，目標函數積分值差值ΔS與預估計換相點所在角度與實際換相點所在角度的誤差Δθ之間成正比關系，根據所述的正比關系進行換相點的補償工作。