用于控制无刷电机的方法和系统技术方案

技术编号:21096912 阅读:34 留言:0更新日期:2019-05-11 12:49
公开了一种控制电机的方法。该方法可以包括基于从位置传感器(28)接收的信号来确定第一电机控制参数测量值,基于检测到的电机电参数确定第二电机控制参数,并且基于第一和第二电机控制参数测量值中的一个来控制电机的操作。

Method and system for controlling brushless motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制无刷电机的方法和系统版权声明本专利文件的部分公开内容包含受版权保护的资料。版权所有人不反对任何人按照其在专利和商标局的专利文件或记录中的形式对本专利文件或专利公开内容进行复制,但在其他方面保留所有版权。
本专利技术总体上涉及无刷电机控制,特别涉及使用传感器和无传感器方法来确定电机控制参数的用于控制无刷电机的方法和系统。
技术介绍
无刷直流(“BLDC”)电机或者电动换向电机(“ECM”或者“EC电机”),例如永磁同步电机(“PMSM”),被用于很多设备中以提供用于对物体执行操作的可控的电力输入。最近,家用电器和其他设备中的BLDC电机的使用大大增加,因为BLDC电机比其他类型的电机(例如有刷电机)更具优势。这些优势包括更高的功率重量比,更好的可靠性和更长的使用寿命(部分因为缺少刷子接触)。这些优势使得BLDC电机比其他类型的电机更加高效,可以产生更少的能源消耗和更低的运行机动装置的成本。BLDC电机的另一个优势是它们可以比其他类型的电机更小更轻,可以用于大量的有严格的尺寸和重量限制的应用中。例如,BLDC电机由于其结构紧凑、重量轻和功率重量比高而特别适用于为无人机(“UAV”)提供动力。有时被称为“无人驾驶机(drone)”的UAV通常包括多个电机以驱动一个或多个推进装置(例如螺旋桨,风扇等)以在飞行期间提供升力、推力和转向力。每个推进装置通常由一个独立的电机供电,以允许高度的机动性和控制。BLDC电机紧凑但强大的特性允许无人机比采用其他类型的电机可能实现的无人机更小,更灵活,更高效。控制器硬件和软件技术的进步也促使了BLDC电机应用向紧凑型和便携式电子设备,包括无人机普及。具体而言,控制器技术的进步改善了对无刷电机换向过程的控制(即,对电机绕组之间的相位切换的控制),这凸显了有刷和无刷电机之间的关键差异。在有刷电机中,通过使电刷与换向器接触的机械过程来执行换向,从而在电机旋转时顺序地使绕组通电,与有刷电机不同的是,BLDC电机使用控制电路顺序地将电流施加到每个电机绕组以沿期望的方向(例如向前或向后)驱动转子。为了实现平稳且连续的操作,换向控制电路必须准确知道电机电角度(即永磁体的磁场位置),以便确定何时向每个绕组施加电流。确定电机电角度的已知方法包括使用多个转子位置传感器,如低分辨率霍尔效应传感器或高分辨率增量编码器。由于编码器的成本很高,BLDC电机通常包括位于电机外壳内的多个霍尔效应传感器(通常为三个),用于确定转子位置和旋转方向。但是,因为需要额外的硬件,使用多个霍尔效应传感器增加电机的成本和复杂性,也增加电机的尺寸和重量。此外,霍尔效应传感器易受噪声干扰,并且需要估算技术来确定传感器之间的转子位置,这可能会导致电机响应负载变化缓慢。确定转子位置的替代方法包括使用“无传感器”技术。例如,一种称为“零交叉”方法的常用无传感器技术包括基于当转子的永磁体通过未通电绕组时产生的反电动势(电动势)来估算转子电角度。尽管已知的无传感器技术可以允许瞬时转子位置估算,但是该方法使用依赖于已知的某些电机参数(例如绕组电阻和电感、电机速度和输入电压)的算法,所述电机参数可能不在所有操作条件下保持恒定。因此,估算的电角度可能并不是在所有情况下或在所有速度范围内都准确。因此,为了在更大范围的工作条件下允许更准确的换向和电机控制,需要改进的系统和方法来确定转子电角度。
技术实现思路
在一个方面中,本专利技术涉及一种控制电机的方法。该方法包括基于从位置传感器接收的信号产生第一电机控制参数测量值,基于一个或多个电机电参数产生第二电机控制参数测量值,并且基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的至少一个来控制电机的操作。在另一方面中,本专利技术涉及一种用于控制电机的系统。该系统可包括控制器,所述控制器具有一个或多个处理器并且被配置为基于从位置传感器接收的信号来确定第一电机控制参数测量值,基于一个或多个电机电参数确定第二电机控制参数,并且基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的一个来控制电机的操作。在又一方面中,本专利技术涉及一种无人机(UAV)系统,其包括一个或多个推进装置,每个推进装置可操作地连接到电机;以及控制器,与所述一个或多个推进装置通信并被配置为控制每个电机的操作,所述控制器包括一个或多个处理器,所述一个或多个处理器被配置为基于从位置传感器接收的信号确定第一电机控制参数测量值,基于一个或多个电机电参数确定第二电机控制参数,并且基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的一个来控制电机的操作。在又一方面中,本专利技术涉及一种存储指令的非暂时性计算机可读介质,所述指令在被执行时使得计算机执行控制电机的方法,所述方法包括:基于从位置传感器接收的信号产生第一电机控制参数测量值,基于一个或多个电机电参数产生第二电机控制参数测量值,并且基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的一个来控制电机的操作。在又一方面中,本专利技术涉及一种控制电机的方法。该方法可包括:基于电机电参数产生第一电机控制参数测量值,并且当第一电机控制参数被确定为异常时,基于第二电机控制参数测量值来控制电机的操作,其中第二电机控制参数基于从位置传感器接收到的信号。在又一方面中,本专利技术涉及一种用于控制电机的系统。该系统可包括控制器,所述控制器具有一个或多个处理器,并且被配置为基于电机电参数产生第一电机控制参数测量值,并且当第一电机控制参数被确定为异常时,基于第二电机控制参数测量值来控制电机的操作,其中第二电机控制参数基于从位置传感器接收的信号。在又一方面中,本专利技术涉及一种无人机(UAV)系统,其包括一个或多个推进装置,每个推进装置可操作地连接到电机;以及控制器,所述控制器与所述一个或多个推进装置通信并被配置为控制每个电机的操作,所述控制器包括一个或多个处理器,所述一个或多个处理器被配置为基于电机电参数产生第一电机控制参数测量值,并且当第一电机控制参数被确定为异常时,基于第二电机控制参数测量值来控制电机的操作,其中第二电机控制参数基于从位置传感器接收的信号。在又一方面中,本专利技术涉及一种存储指令的非暂时性计算机可读介质,所述指令在被执行时使得计算机执行控制电机的方法,所述方法包括:基于电机电参数产生第一电机控制参数测量值,并且当第一电机控制参数被确定为异常时,基于第二电机控制参数测量值来控制电机的操作,其中第二电机控制参数基于从位置传感器接收的信号。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的具有控制系统的示例性可移动物体的示意图;图2是根据本专利技术的实施例的示例性无刷电机;图3是根据本专利技术的实施例的示例性无刷电机;图4是根据本专利技术的实施例的示例性无刷电机;图5是根据本专利技术的实施例的示例性控制系统;图6是根据本专利技术的实施例的可用于无传感器测定的示例性轴线规定;图7A是根据本专利技术的实施例的示例性控制系统;图7B是根据本专利技术的实施例的示例性电流控制模块;图8是根据本专利技术的实施例的示例性无刷电机;图9是根据本专利技术的实施例的控制系统的图示;以及图10是根据本专利技术的实施例的控制系统的示意图示。具体实施方式以下详细描述参考附图。在任何可能的情况下,在附图和以下描述中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。尽管在此描述了几个说明性的实施例,但是也可本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种控制电机的方法,包括:基于从位置传感器接收的信号产生第一电机控制参数测量值;基于一个或多个电机电参数产生第二电机控制参数测量值;和基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的至少一个来控制电机的操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制电机的方法,包括:基于从位置传感器接收的信号产生第一电机控制参数测量值;基于一个或多个电机电参数产生第二电机控制参数测量值;和基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的至少一个来控制电机的操作。2.如权利要求1所述的方法,还包括检测所述电机电参数。3.如权利要求1所述的方法,还包括基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值的比较来选择第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的一个。4.根据权利要求1所述的方法,还包括基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值来确定第三电机控制参数测量值。5.如权利要求4所述的方法,其中通过基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的一个修改第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的另一个来确定所述第三电机控制参数测量值。6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一电机控制参数测量值是基于仅由一个霍尔效应传感器生成的信息来确定的。7.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一电机控制参数测量值是基于由编码器、旋转变压器、磁电阻传感器或多个霍尔效应传感器产生的信息确定的。8.根据权利要求1所述的方法,其中控制电机的操作包括控制多个电机绕组的换向。9.根据权利要求1所述的方法,还包括基于检测到的电机电参数和从所述位置传感器接收的信号来确定是否发生电机停转事件。10.如权利要求9所述的方法,其中确定是否发生电机停转事件包括:基于检测到的电机电参数来产生第一转速测量值;基于从位置传感器接收的信号产生第二转速测量值;和比较第一转速测量值和第二转速测量值。11.根据权利要求9所述的方法,其中确定是否发生电机停转事件包括:基于从位置传感器接收的信号产生第一转速测量值;基于参考速度信号确定参考速度;和将第一转速测量值与参考速度进行比较。12.如权利要求9所述的方法,还包括当确定所述电机停转事件未发生时,基于所述第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中选定的一个继续控制所述电机的操作。13.如权利要求9所述的方法,还包括:当确定电机停转事件已经发生时,选择第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的另一个;和基于所选择的第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的所选择的另一个来控制电机的后续操作。14.根据权利要求9所述的方法,还包括当确定电机停转事件已经发生时产生反馈信号。15.根据权利要求14所述的方法,其中所述反馈信号指示所述电机停转事件。16.如权利要求14所述的方法,还包括将所述反馈信号发送到主控制器。17.根据权利要求16所述的方法,其中所述主控制器是飞行控制器。18.根据权利要求9所述的方法,还包括:当确定所述电机停转事件已经发生时,停止所述电机。19.根据权利要求9所述的方法,还包括:当确定所述电机停转事件已经发生时,减小所述电机的输入功率。20.根据权利要求9所述的方法,还包括当确定所述电机停转事件已被消除时增加所述电机的输入功率。21.一种用于控制电机的系统,包括:控制器,其具有一个或多个处理器并被配置为:基于从位置传感器接收的信号确定第一电机控制参数测量值;基于一个或多个电机电参数确定第二电机控制参数;和基于第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的一个来控制电机的操作。22.根据权利要求21所述的系统,其中所述控制器被配置为确定所述电机电参数。23.根据权利要求21所述的系统,其中,所述控制器被配置为基于所述第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值的比较来选择所述第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的所述一个。24.根据权利要求21所述的系统,还包括基于所述第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值来确定第三电机控制参数测量值。25.根据权利要求21所述的系统,其中,所述控制器被配置为通过基于所述第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的一个修改所述第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的另一个来确定所述第三电机控制参数测量值。26.根据权利要求21所述的系统,其中,所述控制器被配置为基于仅由一个霍尔效应传感器生成的信息来确定所述第一电机控制参数。27.根据权利要求21所述的系统,其中所述控制器被配置为基于由编码器、旋转变压器、磁阻传感器或多个霍尔效应传感器产生的信息来确定所述第一电机控制参数测量值。28.根据权利要求21所述的系统,其中,所述控制器被配置为基于所述第一电机控制参数测量值、第二电机控制参数测量值或第三电机控制参数测量值中选择的一个来控制多个电机绕组的换向。29.根据权利要求21所述的系统,其中,所述控制器被配置为基于检测到的电机电参数和从所述位置传感器接收的信号来确定电机停转事件是否发生。30.根据权利要求29所述的系统,其中所述控制器被配置为:基于检测到的电机电参数来产生第一转速测量值;基于从位置传感器接收的信号产生第二转速测量值;和比较第一转速测量值和第二转速测量值。31.根据权利要求29所述的系统,其中所述控制器被配置为:基于从位置传感器接收的信号产生第一转速测量值;基于参考速度信号确定参考速度;和比较第一转速测量值与参考速度。32.根据权利要求29所述的系统,其中所述控制器被配置为当确定所述电机停转事件未发生时,基于所述第一电机控制参数测量值和第二电机控制参数测量值中的所选定的一个来继续控制...

【专利技术属性】
技术研发人员:蓝求周长兴刘万启
申请(专利权)人:深圳市大疆创新科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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