[發(fā)明專利]反電動勢函數(shù)積分預測的無刷直流電機控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110793894.4
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113411013B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 張海峰;鄧麗蓉;鄭世強;金浩;田鴿;吳浩廷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/182;H02M3/155
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨;鄧治平

1.一種反電動勢函數(shù)積分預測的無刷直流電機控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、Buck變換器根據(jù)電機轉速及負載采用脈沖寬度調制的方式控制Buck變換器的開關管T_B，將直流電源提供的直流電壓變換為可控直流電壓，供給三相全橋，實現(xiàn)對輸入到無刷直流電機電壓的調節(jié)；

步驟2、構造一個反電動勢函數(shù)u_xs，利用調理電路將u_xs電壓信號進行放大、整形，并經(jīng)數(shù)字信號處理器的模數(shù)轉換模塊采集，由過零點檢測模塊進行二值化處理，并利用最小二乘法原理計算線性化參數(shù)，獲取反電動勢過零點；其中，x＝a,b,c，u_as、u_bs和u_cs分別表示電機的A相、B相和C相相對S點的電壓；

步驟3、換相點檢測模塊利用二階龍格-庫塔法對該反電動勢函數(shù)積分，針對離散采樣對換相精度的影響，采用基于線性化反電動勢函數(shù)積分預測的方法對換相點進行預測，并通過與換相積分閾值對比，生成換相點。

2.根據(jù)權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟2中，過零點檢測模塊進行過零點檢測，具體包括如下步驟：

(2.1)對模數(shù)轉換模塊采樣得到的u_xs與零進行對比，得到u_xs的二值化信號u_xsb；然后檢測u_xsb的邊沿信號，當檢測到電壓序列為“01”和“10”時，分別表示u_xsb的上升沿和下降沿，此刻的采樣點記作t_xz；

(2.2)對t_xz附近的u_xs進行局部范圍近似線性化處理，得到u_xs的線性化形式：

u_xs(t)＝a_xz+b_xzt t∈(t_xz-δ_xz,t_xz+δ_xz) (1)

其中，a_xz和b_xz為過零點附近的線性化參數(shù)，(t_xz-δ_xz,t_xz+δ_xz)為t_xz的δ_xz鄰域，則線性化方程對應的估計方程為：

其中，和分別為a_xz、b_xz的估計值，為通過和計算得到的估計值，n為采樣點序列，N為采樣點的個數(shù)；當即為反電動勢的過零點，過零點時刻為：

3.根據(jù)權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟3中，換相點檢測模塊進行換相點檢測，具體包括如下步驟：

(3.1)基于反電動勢過零點t_x0，利用二階龍格-庫塔法對u_xs積分：

其中，T_s為采樣周期，u_xs(k)和u_xs(k-1)分別為第k個和第k-1個采樣點，為第n個采樣點時的反電動勢函數(shù)積分值；

(3.2)基于線性化反電動勢函數(shù)積分預測方法對換相點進行預測，假定當前采樣點為u_xs(n)，預測下一個采樣點為：

其中，和為換相點附近的線性化參數(shù)；基于u_xs(n)與預測從t(n)到t(n+1)的反電動勢函數(shù)積分值為：

若則表明在t(n+1)之前尚未達到換相積分閾值無需進行換相；若則表明在t(n)到t(n+1)之間將達到換相積分閾值需要進行換相；當前反電動勢函數(shù)積分與換相積分閾值之差由此得到預測的換相時間為：

(3.3)在第n次采樣時刻延遲△t＝t_xh-t(n)后進行換相操作。