[發明專利]一種直流電機的控制方法

在審

• 申請號: 202310655124.2
• 申請日: 2023-06-05
• 公開（公告）號: CN116614024A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 劉振韜
• 申請（專利權）人: 深圳山河半導體科技有限公司
• 主分類號: H02P6/00
• 分類號: H02P6/00;H02P6/08;H02P25/16;H02P27/08
• 代理公司: 深圳市世紀宏博知識產權代理事務所(普通合伙) 44806
• 代理人: 董博

本發明提供一種直流電機的控制方法。該控制方法包括：從直流電機的每一相繞組兩端分別引出相應的信號輸入端，將每一相負載繞組的兩個信號輸入端分別連接對應設置的逆變單元的兩個信號輸出端，通過控制輸入到逆變單元的開關信號的脈寬以將驅動每一相負載繞組的電壓波形實現為正弦波。本發明提供的技術方案結合改進后電機相負載繞組的接線方式和配合相應的逆變電路，以簡潔的控制算法實現正弦波驅動電機的每一相負載繞組使電機運行更高速安靜。相比于現有的電機驅動方式，同等條件下本發明的技術方案電機驅動的效率更高、扭矩更大，并且電機扭矩和轉速調節的實現更加簡單。

技術領域

本申請涉及電機運行控制領域，具體涉及一種高效、簡潔的直流電機運行的控制方法。

背景技術

直流無刷電機(馬達)又稱節能電機，是由轉子(磁鐵)及定子(線圈)兩個部分所組成。市面上大多數無刷電機為三相，三相電機的定子為三組繞線圈，電流經過線團時所產生的電場對轉子產生扭距，從而促使電機運轉。目前，所有市面上三相無刷電機為星形(star)或三角形(delta)接法，電機內的三組線圈(每一組線有兩端)互相聯接，余下來的三端接到電機外部稱為三相三線電機，驅動三線電機要用三組半橋。

直流電機驅動器輸出在三組電圈上的有效電壓為正弦波，為此，三相三線電機用SpaceVectorModulation(空間向量調變)產生的PWM(控制脈沖寬度調變)驅動三組半橋。通常三線三相電機的控制方法都是基于磁導向控制原理，其一般分成以下幾個步驟：

1)三相電流采樣及數碼化；

2)Clarke轉換將三相電流Ia,Ib,Ic電流變成二相電流I_alpha,I_beta；

3)Park轉換將交流的I_alpha,I_beta變成直流Id,Iq，Id影響電機flux(通率)而Iq控制電機的扭距(torque)；

4)利用PI?controller將直流的Id,Iq作為閉環控制的直流參量進行積分得到V_q，V_d；

5)利用Inverse?Park將V_q，V_d轉換成交流的V_alpha，V_beta；

6)由于Park變換及Inverse?Park變換都需要得知當時轉子的角度(位置)，angleestimator就能利用驅動電壓V及檢測電流I的關系計算出當時電機的速度及角度(角度為速度的積分)

7)最后就是將V_alpha,V_beta轉換成三相三線繞組的控制信號。

由此可見，三相三線直流電機的運行控制計算過程比較復雜，線圈電壓調節比較麻煩。另外，三相三線直流電機的驅動效率低：若直流電機的三相線圈若采用星型連接，三相半橋產生在線圈上的有效電壓永遠低于系統的工作電壓，大概為若采用三角形連接,則為了使電機線圈繞組獲得相同有效電壓，線圈圈數比采用星型連接時線圈圈數要多。

發明內容

針對上述直流電機控制方法存在的不足，本發明綜合改進電機相負載繞組的接線方式和相應的驅動電路，提出一種更高效、更簡潔的直流電機控制方法使電機運行更高速安靜。

本發明提供的技術方案，具體實現為：

一種直流電機的控制方法，該控制方法包括：從直流電機的每一相繞組兩端分別引出相應的信號輸入端，將每一相負載繞組的兩個信號輸入端分別連接單獨的全橋逆變單元的兩個信號輸出端，基于PWM調制原理，通過反克拉克變換產生輸入到全橋逆變單元的開關信號以將驅動每一相負載繞組的電壓波形實現為正弦波，并調節驅動每一相負載繞組的正弦波的幅度、頻率。優選地，所述逆變單元的所有開關管為GaN功率管。