无刷电机相位超前角优化的方法、装置和控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无刷电机相位超前角优化的方法、装置和控制系统，所述方法包括：检测电机的状态参数；获取电机的控制参数；根据所述状态参数和所述控制参数确定相位超前角计算参数；根据所述相位超前角计算参数优化所述电机的相位超前角；根据所述相位超前角，调整施加于所述电机的激励信号的相位；能够根据电机负载的轻重程度自适应调整相位超前角优化的计算参数，从而使计算得到的相位超前角能够适应电机负载的变化，提高电机性能，同时避免电机轻载尤其是空载时出现飞车等异常现象。

【技术实现步骤摘要】
无刷电机相位超前角优化的方法、装置和控制系统
本专利技术涉及工业自动化控制领域，尤其涉及一种无刷电机相位超前角优化的方法、装置和控制系统。
技术介绍
无刷电动机利用电子换向替代了机械换向，克服了传统直流电机由于电刷摩擦而产生的一系列问题，并且具有调速性能好、体积小、效率高等优点，因而广泛应用于国民经济生产的各个领域以及人们的日常生活中。无刷电机的绕组呈电感特性，因此绕组电流滞后于所施加的电压。所以通常设置一定的相位超前角以使得相电流与相应的反电动势同相，以达到提高电机输出扭矩和效率的目的。超前角的设置大致可分为直接和间接两种方式。反电动势的相位可以通过位置传感器确定，因此通过相电流的检测即可直接获得超前角信息。不过，通常直接的方式需要大量的计算资源，硬件成本较高，开发周期也较长。因此经常使用间接的方式，比如通过电机平均电流的检测来获得近似的超前角。然而，目前常用的间接方式通常需要用户根据电机和负载的典型情况通过试验确定并固化所需的计算参数。例如在基于电机平均电流的自动超前角算法中采用固定的超前角偏置LA0和增益k，在负载发生变化时，计算参数偏置LA0和增益k不会随之变化，从而影响了该方法在电机控制方案中的通用性，在负载不断变化的应用场景中，如水泵中，会导致电机的性能受到影响，甚至容易出现电机飞车等异常现象。电机飞车具体指电机的转速和功率突然剧烈增加，尤其容易在电机空载或超前角过大时发生，而这会造成电机因过热而受损，甚至威胁人员安全。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种无刷电机相位超前角优化的方法、装置和控制系统，能够根据电机负载的轻重程度自适应调整相位超前角优化的计算参数，从而使计算得到的相位超前角能够适应电机负载的变化，提高电机性能，同时避免电机轻载尤其是空载时出现飞车等异常现象。第一方面，本专利技术实施例提供了一种无刷电机相位超前角优化的方法，包括：检测电机的状态参数；获取电机的控制参数；根据所述状态参数和所述控制参数确定相位超前角计算参数；根据所述相位超前角计算参数优化所述电机的相位超前角；根据所述相位超前角，调整施加于所述电机的激励信号的相位。优选的，所述控制参数包括电机的线电压；所述状态参数包括电机转速；所述相位超前角计算参数为所述电机的线电压与所述电机转速的比值的函数。优选的，在根据所述相位超前角计算参数优化所述电机的相位超前角之前，所述方法还包括：获取所述电机的平均电流。进一步优选的，所述相位超前角计算参数包括增益参数和偏置参数，所述根据所述增益参数和偏置参数优化所述电机的相位超前角具体为：LA＝k·IAVG+LA0；其中，LA为相位超前角，k为增益参数，IAVG为电机的平均电流，LA0为偏置参数。第二方面，本专利技术实施例提供了一种无刷电机相位超前角优化的装置，其特征在于，所述装置包括：检测单元，用于检测电机状态参数；获取单元，用于获取电机的控制参数；确定单元，用于根据所述状态参数和所述控制参数确定相位超前角计算参数；优化单元，用于根据所述相位超前角计算参数优化所述电机的相位超前角；控制和驱动单元，用于根据所述相位超前角，调整施加于所述电机的激励信号的相位。优选的，所述控制参数包括电机的线电压；所述状态参数包括电机转速；所述相位超前角计算参数为所述电机的线电压与所述电机转速的比值的函数。优选的，所述装置还包括：电流获取单元，用于获取所述电机的平均电流。进一步优选的，所述相位超前角计算参数包括增益参数和偏置参数，所述优化单元具体用于：LA＝k·IAVG+LA0；其中，LA为相位超前角，k为增益参数，IAVG为电机的平均电流，LA0为偏置参数。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种相位超前角优化电路，包括上述第二方面所述的无刷电机相位超前角优化的装置。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种无刷电机控制系统，检测电路、控制电路和功率开关电路；所述控制电路包括如上述权利要求9所述的相位超前角优化电路。本专利技术实施例的无刷电机相位超前角优化的方法，能够根据电机负载的轻重程度自适应调整相位超前角优化的计算参数，从而使计算得到的相位超前角能够适应电机负载的变化，提高电机性能，同时避免电机轻载尤其是空载时出现飞车等异常现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种无刷电机相位超前角优化的方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种无刷电机相位超前角优化的装置的结构框图；图3为本专利技术实施例提供的一种无刷电机相位超前角优化的装置的示意图；图4为本专利技术实施例提供的无刷电机控制系统的结构示意图。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例一提供了一种无刷电机相位超前角优化的方法，如图1所示，所述包括如下步骤：步骤110，检测电机的状态参数；具体的，电机的状态参数包括电机的转速；与无刷电机相连接的控制模块对无刷电机的工作状态进行检测，从而获取电机当前的转速FG。步骤120，获取电机的控制参数；具体的，控制参数包括电机线电压Vs。当使用脉冲宽度调制(PWM)技术控制电机时，电机线电压与所施加的PWM信号的占空比成比例。步骤130，根据所述状态参数和所述控制参数确定相位超前角计算参数；具体的，以基于平均电路计算的相位超前角算法为例，相位超前角计算参数可以具体包括增益参数k和偏置参数LA0，增益函数k和偏置函数LA0都是与电机负载轻重相关的参数，而电机负载的轻重程度可以用电机线电压Vs和电机转速FG之比来表征，比值越大，负载越重；比值越小，负载越轻。因此增益函数k和偏置函数LA0可以分别表示为：k＝f(FG,Vs)(式1)LA0＝g(FG,Vs)(式2)f(FG,Vs)和g(FG,Vs)分别为电机负载轻重的函数。进一步的，f(FG，Vs)可以为Vs/FG的连续函数，或者可以由查表得到。相位超前角计算参数并不限于增益参数k和偏置参数LA0，还可能包括平均电流的二次方系数等其他参数。此处例举的增益参数k和偏置参数LA0仅为一种具体的实施例，并非对本专利技术技术方案的限定。步骤140，根据所述相位超前角计算参数优化所述电机的相位超前角；具体的，仍以采用基于电机平均电流的自动相位超前角算法为例，相位超前角LA的计算公式可以为LA＝k·IAVG+LA0(式3)其中，IAVG为电机的平均电流。该平均电流时在相位超前角计算之前由控制模块获取的。由此可知，在前述步骤130中，根据电机的负载得到的增益函数k和偏置函数LA0，用于相位超前角的动态计算中，从而实现控制模块根据电机负载的轻重程度自适应调整相位超前角的优化，使计算得到的相位超前角能够适应电机负载的变化。在计算得到动态优化的相位超前角之后，本专利技术实施例提供的方法还包括：步骤150，根据所述相位超前角，调整施加于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷电机相位超前角优化的方法，其特征在于，所述方法包括：检测电机的状态参数；获取电机的控制参数；根据所述状态参数和所述控制参数确定相位超前角计算参数；根据所述相位超前角计算参数优化所述电机的相位超前角；根据所述相位超前角，调整施加于所述电机的激励信号的相位。

【技术特征摘要】
1.一种无刷电机相位超前角优化的方法，其特征在于，所述方法包括：检测电机的状态参数，其中，所述状态参数包括电机的转速FG；获取电机的控制参数，其中，所述控制参数包括电机线电压Vs；根据所述状态参数和所述控制参数确定相位超前角计算参数；其中，所述相位超前角计算参数包括增益参数k和偏置参数LA0，所述增益参数k和所述偏置参数LA0均与所述电机负载轻重相关，所述负载轻重程度可用电机电压Vs和电机转速FG之比表征，比值越大，负载越重，比值越小，负载越轻；根据所述相位超前角计算参数优化所述电机的相位超前角，其中，LA＝k·IAVG+LA0，LA为相位超前角，IAVG为电机的平均电流；根据所述相位超前角，调整施加于所述电机的激励信号的相位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制参数包括电机的线电压；所述状态参数包括电机转速；所述相位超前角计算参数为所述电机的线电压与所述电机转速的比值的函数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述相位超前角计算参数优化所述电机的相位超前角之前，所述方法还包括：获取所述电机的平均电流。4.一种无刷电机相位超前角优化的装置，其特征在于，所述装置包括：检测单元，用于检测电机的状态参数，其中，所述状态参数包括电机的转速FG；获取单元，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，林建辉，
申请(专利权)人：英特格灵芯片天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12