[發(fā)明專(zhuān)利]一種柔性永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010313747.8
• 申請(qǐng)日: 2020-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111416552B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳煒;祝理想;史婷娜;夏長(zhǎng)亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P6/00
• 分類(lèi)號(hào): H02P6/00;H02P6/08;H02P6/10;H02P6/30;H02K3/28
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張建中

1.一種柔性永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制方法，其特征在于，設(shè)置直流電源、濾波電容、電壓源逆變器、永磁無(wú)刷直流電機(jī)以及控制器；直流電源的輸出端并接濾波電容；電壓源逆變器設(shè)有m個(gè)并接在濾波電容兩端的橋臂；每個(gè)橋臂上設(shè)有上下兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)；永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電樞繞組相數(shù)與橋臂數(shù)量相等；各相電樞繞組的首端對(duì)應(yīng)與一個(gè)橋臂的上下兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)的中間接點(diǎn)連接；各相電樞繞組的尾端連接在一起；將永磁無(wú)刷直流電機(jī)的360°電角度均分為2m個(gè)扇區(qū)；控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子位置，確定轉(zhuǎn)子N極所對(duì)應(yīng)的扇區(qū)，結(jié)合電機(jī)所需電磁轉(zhuǎn)矩的方向輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的可控開(kāi)關(guān)開(kāi)閉；當(dāng)需要永磁無(wú)刷直流電機(jī)產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時(shí)，使位于轉(zhuǎn)子N極下的n相電樞繞組的首端同時(shí)與直流電源正極導(dǎo)通，使位于轉(zhuǎn)子S極下的n'相電樞繞組的首端同時(shí)與直流電源負(fù)極導(dǎo)通；當(dāng)需要永磁無(wú)刷直流電機(jī)產(chǎn)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時(shí)，使位于轉(zhuǎn)子N極下的n相電樞繞組的首端同時(shí)與直流電源負(fù)極導(dǎo)通，使位于轉(zhuǎn)子S極下的n'相電樞繞組的首端同時(shí)與直流電源正極導(dǎo)通；永磁無(wú)刷直流電機(jī)每180°/m換相一次，每次換相時(shí)保持n相電樞繞組流入電流同時(shí)n'相電樞繞組流出電流，n+n'≤m；其余電樞繞組懸空；在恒功率運(yùn)行狀態(tài)下，將給定的參考轉(zhuǎn)速范圍分為若干個(gè)參考轉(zhuǎn)速區(qū)間，設(shè)置參考轉(zhuǎn)速區(qū)間與同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)對(duì)照表以及滯環(huán)比較器；對(duì)照表中同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)，隨參考轉(zhuǎn)速的降低依次減一；設(shè)定滯環(huán)比較器的閾值；針對(duì)每一次給定的參考轉(zhuǎn)速，由對(duì)照表確定初始同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)，當(dāng)參考轉(zhuǎn)速值減去表中當(dāng)前轉(zhuǎn)速區(qū)間最大轉(zhuǎn)速值的差值大于閾值時(shí)，同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)加一，當(dāng)參考轉(zhuǎn)速值減去表中當(dāng)前轉(zhuǎn)速區(qū)間最小轉(zhuǎn)速值的差值小于負(fù)的閾值時(shí)，同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)減一。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制方法，其特征在于，以永磁無(wú)刷直流電機(jī)的N極與S極之間徑向磁場(chǎng)為零處的分界線為物理中心線，設(shè)位于物理中心線上的電樞繞組編號(hào)為k，當(dāng)懸空一相電樞繞組時(shí)，懸空第k相電樞繞組，當(dāng)懸空兩相以上電樞繞組時(shí)，懸空第k相電樞繞組及其左右順序排列的電樞繞組。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制方法，其特征在于，對(duì)應(yīng)每一個(gè)參考轉(zhuǎn)速區(qū)間，把直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列。

4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至3任一所述的柔性永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制方法的柔性永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括直流電源、濾波電容、電壓源逆變器、永磁無(wú)刷直流電機(jī)以及控制器；直流電源的輸出端并接濾波電容；電壓源逆變器設(shè)有m 個(gè)并接在濾波電容兩端的橋臂；每個(gè)橋臂上設(shè)有上下兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)；永磁無(wú)刷直流電機(jī)的電樞繞組相數(shù)與橋臂數(shù)量相等；各相電樞繞組的首端對(duì)應(yīng)與一個(gè)橋臂的上下兩個(gè)可控開(kāi)關(guān)的中間接點(diǎn)連接；各相電樞繞組的尾端連接在一起；永磁無(wú)刷直流電機(jī)的360°電角度均分為2m個(gè)扇區(qū)；控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子位置，確定轉(zhuǎn)子N極所對(duì)應(yīng)的扇區(qū)，結(jié)合電機(jī)所需電磁轉(zhuǎn)矩的方向輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的可控開(kāi)關(guān)開(kāi)閉；當(dāng)需要永磁無(wú)刷直流電機(jī)產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時(shí)，使位于轉(zhuǎn)子N極下的n相電樞繞組的首端同時(shí)與直流電源正極導(dǎo)通，使位于轉(zhuǎn)子S極下的n'相電樞繞組的首端同時(shí)與直流電源負(fù)極導(dǎo)通；當(dāng)需要永磁無(wú)刷直流電機(jī)產(chǎn)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時(shí)，使位于轉(zhuǎn)子N極下的n相電樞繞組的首端同時(shí)與直流電源負(fù)極導(dǎo)通，使位于轉(zhuǎn)子S極下的n'相電樞繞組的首端同時(shí)與直流電源正極導(dǎo)通；n+n'≤m；該系統(tǒng)還設(shè)有參考轉(zhuǎn)速區(qū)間與同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)對(duì)照表以及滯環(huán)比較器；對(duì)照表中同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)，隨參考轉(zhuǎn)速的降低依次減一；設(shè)定滯環(huán)比較器的閾值；針對(duì)每一次給定的參考轉(zhuǎn)速，由對(duì)照表確定初始同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)，當(dāng)參考轉(zhuǎn)速值減去表中當(dāng)前轉(zhuǎn)速區(qū)間最大轉(zhuǎn)速值的差值大于閾值時(shí)，同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)加一，當(dāng)參考轉(zhuǎn)速值減去表中當(dāng)前轉(zhuǎn)速區(qū)間最小轉(zhuǎn)速值的差值小于負(fù)的閾值時(shí)，同時(shí)導(dǎo)通的電樞繞組相數(shù)減一。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性永磁無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)模塊或轉(zhuǎn)子位置估算模塊；轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)模塊包括轉(zhuǎn)子位置傳感器，轉(zhuǎn)子位置傳感器采集轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器；轉(zhuǎn)子位置估算模塊采集各相端電壓或相電流數(shù)據(jù)并進(jìn)行運(yùn)算，得到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，其將計(jì)算得到的轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器。