一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其可有效补偿磁阻转矩，从而减小电机的转速波动、减小电机的噪音、提高电机效率；在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压

【技术实现步骤摘要】
一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法
本专利技术涉及单相无刷电机磁阻转矩补偿
，具体为一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法。
技术介绍
由于单相无刷电机在启动时存在死点，则在设计电机时会使电机转子存在一定的偏转角，但这会导致单相无刷电机存在一定大小的磁阻转矩；一般在电机正常运行时，即一个电周期内，磁阻转矩会引起电机输出转矩波动，使电机转速波动变大，从而会增大电机噪音，降低电机效率；目前减小电机磁阻转矩、改善电机噪音和效率的方法主要是在电机本体设计时加以优化，如改变电机定子结构：斜槽法、改变槽口宽度、优化齿槽比率、辅助槽法等方法；或者是改变电机转子结构：斜极法、优化极弧系数、磁极偏移法、永磁体形状优化等方法；但上述方法均为电机本体设计时的优化，存在特殊的结构，且受到加工工艺、加工成本等因素的限制，仍旧不能很好的减小或补偿电机的磁阻转矩。
技术实现思路
针对现有单相无刷电机存在磁阻转矩，存在电机转速波动大、电机噪音大、电机效率低的问题,本专利技术提供了一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其可有效补偿磁阻转矩，从而减小电机的转速波动、减小电机的噪音、提高电机效率。其技术方案是这样的：其特征在于：在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压Vo，即Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，控制器将该补偿过后的电机输入电压Vo输出至所述电机，从而实现对电机磁阻转矩的补偿；其中Vb：电机反电势幅值；Vm：叠加谐波幅值；θ：电机转子角度值。其进一步特征在于：其补偿过程具体包括以下步骤：(1)、根据补偿过后的电机输入电压Vo计算公式，求得电机转子在不同角度下叠加谐波后的电压值，制成电机转子角度值与该电压值相对应的电压角度表；(2)、所述电机通过HALL元件连接至所述控制器，所述控制器检测当前所述HALL元件的幅值，通过当前HALL元件幅值得到电机当前的电机转子角度；(3)、根据电机转子角度，查所述电压角度表得到当前应输入到电机的电压值，随后通过所述控制器输出相应的电压到所述电机；所述叠加谐波幅值Vm的确认方法包括以下步骤：a、首先叠加的谐波幅值选取为所述电机反电势幅值Vb的0.3％～0.8％，然后使用功率分析仪记录此时电机的效率；b、逐步增加所叠加谐波的幅值，同时记录下电机的效率，取电机效率最高时对应的幅值为最终所要叠加的谐波幅值；所述电机转子角度的确认方法包括以下步骤：Ⅰ、首先测量所述HALL元件信号的最大值VMaxH和最小值VMinH,计算中间值VMidH＝(VMaxH+VMinH)/2；Ⅱ、根据所述HALL元件当前的电压值VH，通过计算公式计算出电机转子角度值θ；所述HALL元件的信号波形与电机反电势波形相同；在电机的输入电压中叠加n次谐波，所述磁阻转矩的变化周期为电机反电势周期的t倍，其中，n＝1，n≥1，t≥1。本专利技术的有益效果是，在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压，控制器将该补偿过后的电机输入电压输出至电机，以实现对电机磁阻转矩的补偿，从而减小了电机的转速波动、减小了电机的噪音、提高了电机效率。附图说明图1是本专利技术的流程框图；图2是磁阻转矩与电机反电势的变化波形图；图3是电机输入电压叠加谐波后的变化波形图。具体实施方式参考附图及其描述，以助于对权利要求所限定的本专利技术的各种实施例的全面理解，其包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的；相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本专利技术的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例做出变化和改进，此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。对本领域技术人员显而易见的是，提供对本专利技术的实施例的下列描述，仅是为了解释的目的，而不是为了限制由随附的权利要求所限定的本专利技术。如图1所示，本专利技术包括控制连接的电机、控制器，本实施例中，控制器采用的是ST控制器，也可根据不同情况选用不同型号的控制器，通过控制器在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压Vo，即Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，控制器将该补偿过后的电机输入电压Vo输出至电机，从而实现对电机磁阻转矩的补偿；其中Vb：电机反电势幅值；Vm：叠加谐波幅值；θ：电机转子角度值。具体地，单相无刷电机的磁阻转矩呈正弦变化，电机反电势也呈正弦变化，且磁阻转矩的变化周期为电机反电势周期的2倍，磁阻转矩与电机反电势随电机转子角度变化波形如图2所示；其补偿过程具体包括以下步骤：(1)、根据单相无刷电机的反电势波形及磁阻转矩波形，在电机的输入电压中叠加2次谐波，谐波方向与磁阻转矩相反，对磁阻转矩进行补偿，电机的输入电压叠加2次谐波随电机转子角度变化波形如图3所示，(2)、在确认好叠加谐波幅值Vm后，根据补偿过后的电机输入电压Vo计算公式，求得电机转子在不同角度下叠加谐波后的电压值，制成电机转子角度值与该电压值相对应的电压角度表，电压角度表是用以存储各个电机转子角度下应输出的电压值；即选取电机转子角度为0°时，根据公式Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，计算对应的补偿后的电机的输入电压Vo；然后依次增加选取的角度θ，计算对应的补偿后的电机的输入电压Vo；将选取的各个角度值θ及其对应的补偿后的电机的输入电压Vo写入电压角度表中；(3)、电机通过HALL元件连接至控制器，HALL元件可采用HALL传感器，控制器检测HALL元件的信号，控制器检测当前HALL元件幅值，通过当前HALL元件幅值得到电机当前的电机转子角度θ；(4)、根据电机转子角度，查电压角度表得到当前应输入到电机的电压值，随后通过控制器输出相应的电压到电机。叠加谐波幅值Vm的确认方法包括以下步骤：a、首先叠加谐波幅值较小的2次谐波，叠加的谐波幅值选取为电机反电势幅值Vb的0.5％，即磁阻转矩为电机反电势幅值Vb的0.5％，然后使用功率分析仪记录此时电机的效率；b、逐步增加所叠加谐波的幅值，同时记录下电机的效率，取电机效率最高时对应的幅值为最终所要叠加的谐波幅值。电机转子角度的确认方法包括以下步骤：Ⅰ、HALL元件的信号波形与电机反电势波形相同；首先测量HALL元件信号的最大值VMaxH和最小值VMinH,计算中间值VMidH＝(VMaxH+VMinH)/2；Ⅱ、根据HALL元件当前的电压值VH，通过计算公式计算出电机转子角度值θ。图2、图3中横坐标是指的电机转子角度，纵坐标指的是幅值大小；箭头标记1的是电机反电势随电机转子角度变化的波形图；箭头标记2的是电机磁阻转矩随电机转子角度变化的波形图；箭头标记3的是电机输入电压中叠加2次谐波后随电机转子角度变化的波形图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其特征在于：在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压Vo，即Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，控制器将该补偿过后的电机输入电压Vo输出至所述电机，从而实现对电机磁阻转矩的补偿；其中Vb：电机反电势幅值；Vm：叠加谐波幅值；θ：电机转子角度值。

【技术特征摘要】
1.一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其特征在于：在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压Vo，即Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，控制器将该补偿过后的电机输入电压Vo输出至所述电机，从而实现对电机磁阻转矩的补偿；其中Vb：电机反电势幅值；Vm：叠加谐波幅值；θ：电机转子角度值。2.根据权利要求1所述的一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其特征在于：其补偿过程具体包括以下步骤：(1)、根据补偿过后的电机输入电压Vo计算公式，求得电机转子在不同角度下叠加谐波后的电压值，制成电机转子角度值与该电压值相对应的电压角度表；(2)、所述电机通过HALL元件连接至所述控制器，所述控制器检测当前所述HALL元件的幅值，通过当前HALL元件幅值得到电机当前的电机转子角度；(3)、根据电机转子角度，查所述电压角度表得到当前应输入到电机的电压值，随后通过所述控制器输出相应的电压到所述电机。3.根据权利要求1所述的一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄明明，鲁政，王明仁，
申请(专利权)人：无锡雷利电子控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32