适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法及系统技术方案

本公开涉及一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法及系统，换相方法包括获取变速工况下无刷直流电机的三相反电动势信号；根据三相反电动势信号获取三相虚拟霍尔信号；获取反馈信号并在三相虚拟霍尔信号换相点的前后时刻分别对反馈信号进行采样以获得反馈量；根据反馈量进行闭环PI控制算法以控制无刷直流电机换相。通过本公开的技术方案，在有效实现了无刷直流电机换相误差的闭环控制的同时，能够有效消除变速工况下反馈量畸变导致的换相误差，提高了变速工况下无刷直流电机无位置换相的准确性，使得在无刷直流电机恒速和变速时均能实现换相误差的精确闭环控制。

【技术实现步骤摘要】
适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法及系统
本公开涉及电机
，尤其涉及一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法及系统。
技术介绍
现有的基于对称信号闭环的换相方法，通过反电动势过零点等方法延迟后获取换相信号，构建的闭环反馈量可以是反电动势电压偏差、电流偏差、电压积分偏差或者电流积分偏差等。由于电机的反电动势和电流通常具有对称性和周期性，在无刷直流电机换相准确时，反馈量等于零。当存在换相误差时，这种对称性被破坏，反馈量不再为零，且反馈量大小与换相误差存在正相关的关系，通过建立闭环控制回路，就可以实现无刷直流电机的闭环精准换相。但是在无刷直流电机变速的情况下，电机信号的对称性和周期性就会变化，反馈信号也因此产生畸变，反馈信号畸变引起的换相误差被引入系统，严重影响无刷直流电机换相的准确性，即无刷直流电机转速的变化会引起反馈信号的畸变，产生错误的误差补偿，进而造成无刷直流电机换相存在误差。
技术实现思路
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法及系统，在有效实现了无刷直流电机换相误差的闭环控制的同时，能够有效消除变速工况下反馈量畸变导致的换相误差，提高了变速工况下无刷直流电机无位置换相的准确性。第一方面，本公开提供了一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法，包括：获取变速工况下所述无刷直流电机的三相反电动势信号；根据所述三相反电动势信号获取三相虚拟霍尔信号；获取反馈信号并在所述三相虚拟霍尔信号换相点的前后时刻分别对所述反馈信号进行采样以获得反馈量；根据所述反馈量进行闭环PI控制算法以控制所述无刷直流电机换相。可选地，对所述反馈信号进行采样的采样点与对应的所述虚拟霍尔信号换相点之间的时间距离大于等于设定时间距离。可选地，所述根据所述反馈量进行闭环PI控制算法，包括：对所述反馈量进行线性处理以获得所述无刷直流电机的换相误差角。可选地，所述换相误差角满足如下计算公式：其中，为所述换相误差角，Δu为所述反馈量，A1为所述无刷直流电机的反电动势对应的第一谐波系数。可选地，所述根据所述反馈量进行闭环PI控制算法，还包括：对所述换相误差角依次进行积分运算、第一比例运算、第一加法运算、第二比例运算和第二加法运算以获得换相误差校正时间；将所述换相误差校正时间与所述三相虚拟霍尔信号进行叠加以控制所述无刷直流电机换相。可选地，还包括：获取正弦波基波通过滤波器产生的换相误差量；将所述换相误差量作为前馈控制量输入至无刷直流电机换相误差闭环控制电路。可选地，所述换相误差量满足如下计算公式：其中，tf_f(ω)为所述换相误差量，ω为所述无刷直流电机的电角速度，C为反电动势零点检测电路中滤波器的滤波电容值，R1为所述反电动势零点检测电路中分压电路的第一分压电阻，R2为所述反电动势零点检测电路中分压电路的第二分压电阻。第二方面，本公开提供了一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相系统，包括：无刷直流电机换相误差闭环控制电路，用于获取变速工况下所述无刷直流电机的三相反电动势信号，以及根据所述三相反电动势信号获取三相虚拟霍尔信号，以及获取反馈信号并在对应的虚拟霍尔信号换相点的前后时刻分别对所述反馈信号进行采样以获得反馈量；PI控制电路，与所述无刷直流电机换相误差闭环控制电路连接，用于根据所述反馈量进行闭环PI控制算法以控制所述无刷直流电机换相。可选地，所述PI控制电路包括：反馈线性化控制环节，与所述无刷直流电机换相误差闭环控制电路连接，用于对所述反馈量进行线性处理以获得所述无刷直流电机的换相误差角；PI调节电路，与所述反馈线性化控制环节连接，用于对所述换相误差角依次进行积分运算、第一比例运算、第一加法运算、第二比例运算和第二加法运算以获得换相误差校正时间，以及将所述换相误差校正时间与所述三相虚拟霍尔信号进行叠加以控制所述无刷直流电机换相。可选地，还包括：前馈控制环节，所述前馈控制环节分别与所述PI调节电路和所述无刷直流电机换相误差闭环控制电路连接，用于获取正弦波基波通过滤波器产生的换相误差量，并将所述换相误差量作为前馈控制量输入至所述无刷直流电机换相误差闭环控制电路。本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法及系统，通过获取变速工况下无刷直流电机的三相反电动势信号，根据三相反电动势信号获取三相虚拟霍尔信号，获取反馈信号并在三相虚拟霍尔信号换相点的前后时刻分别对反馈信号进行采样以获得反馈量，根据反馈量进行闭环PI控制算法以控制无刷直流电机换相。这样，在有效实现了无刷直流电机换相误差的闭环控制的同时，通过在设定虚拟霍尔信号换相点的前后时刻分别对反馈信号进行采样以获得反馈量，能够有效消除变速工况下反馈量畸变导致的换相误差，提高了变速工况下无刷直流电机无位置换相的准确性，使得在无刷直流电机恒速和变速时均能实现换相误差的精确闭环控制。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本公开实施例提供的一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法的流程示意图；图2为本公开实施例提供的一种无刷直流电机的拓扑结构示意图；图3为本公开实施例提供的无刷直流电机相关信号的波形示意图；图4为本公开实施例提供的一种采样触发信号逻辑处理电路的结构示意图；图5为本公开实施例提供的一种采样触发信号的波形示意图；图6为本公开实施例提供的一种反电动势过零点检测电路的结构示意图；图7为本公开实施例提供的一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相系统的结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。图1为本公开实施例提供的一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法的流程示意图。适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法可以应用在变速工况下控制无刷直流电机进行无位置换相的应用场景，可以由本公开实施例提供的适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相系统执行。如图1所示，适用于变速工况的无刷直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法，其特征在于，包括：/n获取变速工况下所述无刷直流电机的三相反电动势信号；/n根据所述三相反电动势信号获取三相虚拟霍尔信号；/n获取反馈信号并在所述三相虚拟霍尔信号换相点的前后时刻分别对所述反馈信号进行采样以获得反馈量；/n根据所述反馈量进行闭环PI控制算法以控制所述无刷直流电机换相。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法，其特征在于，包括：
获取变速工况下所述无刷直流电机的三相反电动势信号；
根据所述三相反电动势信号获取三相虚拟霍尔信号；
获取反馈信号并在所述三相虚拟霍尔信号换相点的前后时刻分别对所述反馈信号进行采样以获得反馈量；
根据所述反馈量进行闭环PI控制算法以控制所述无刷直流电机换相。


2.根据权利要求1所述的适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法，其特征在于，对所述反馈信号进行采样的采样点与对应的所述虚拟霍尔信号换相点之间的时间距离大于等于设定时间距离。


3.根据权利要求1所述的适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法，其特征在于，所述根据所述反馈量进行闭环PI控制算法，包括：
对所述反馈量进行线性处理以获得所述无刷直流电机的换相误差角。


4.根据权利要求3所述的适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法，其特征在于，所述换相误差角满足如下计算公式：



其中，为所述换相误差角，Δu为所述反馈量，A1为所述无刷直流电机的反电动势对应的第一谐波系数。


5.根据权利要求3所述的适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法，其特征在于，所述根据所述反馈量进行闭环PI控制算法，还包括：
对所述换相误差角依次进行积分运算、第一比例运算、第一加法运算、第二比例运算和第二加法运算以获得换相误差校正时间；
将所述换相误差校正时间与所述三相虚拟霍尔信号进行叠加以控制所述无刷直流电机换相。


6.根据权利要求1所述的适用于变速工况的无刷直流电机无位置换相方法，其特征在于，还包括：
获取正弦波基波通过滤波器产生的换相误差量；
将所述换相误差量作为前馈控制量输入至无刷直流电机换相误差闭环控制电路。


7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘刚，金浩，郑世强，李海涛，毛琨，董宝田，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33