一种直流无刷电机驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种直流无刷电机驱动方法，包括：获取控制指令值，获取霍尔信号传感器A、B、C的霍尔信号的十进制数据之和，其中，霍尔信号传感器A、B、C相差120

【技术实现步骤摘要】
一种直流无刷电机驱动方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，更具体的涉及一种直流无刷电机驱动方法。

技术介绍

[0002]永磁无刷电机通常可分为直流无刷电机和永磁同步电机，理论上直流无刷电机使用的永磁体为径相充磁，其反电势为磁通对时间的导数，表现为梯形波，而永磁同步电机的永磁体为平行充磁，其反电势为磁通对时间的导数，表现为正弦波，相比径向充磁的永磁体，平行充磁的永磁体成本相对较低，因此许多直流无刷电机安装了平行充磁的永磁体。
[0003]直流无刷电机通常安装3个电角度相差120
°
的霍尔传感器，用来反映电机的转子位置，该直流无刷电机常用控制方式有：六拍换向控制方式，当直流无刷电机的反电势为正弦波时也可使用磁场定向(FOC)控制方式进行控制。
[0004]针对反电势为梯形波的直流无刷电机，现有控制方案为六拍换向，使用六拍换向驱动电机时，由于电机并不随电压PWM占空比的减少而减速(因为电机并不工作在发电机模式下，安培力和电磁感应并不是互补或对立关系)，因此电机当需要减速时，现有的解决方案是外加机械刹车(例如碟刹)，或者关闭逆变器上三桥臂、打开逆变器下三桥臂，从而使电机UVW短接，可以用PWM的方式控制短接程度，从而实现减速。
[0005]使用碟刹的缺点是需要外加机械装置，并且减速力度和电压PWM占空比无关，很难做速度控制；
[0006]短接UVW(或以PWM的方式短接UVW)的缺点是：
[0007]1)PWM占空比与减速或刹车力度难以掌握，并且减速过程与电压PWM占空比无关；
[0008]2)当工作在速度模式时，速度环pid的输出(电压PWM占空比)与短接UVW的PWM占空比无法对接，很难做速度控制；
[0009]针对反电势为正弦波的直流无刷电机，现有控制方案为六拍换向或磁场定向(FOC)，六拍换向的缺点如上所述与梯形波电机相同，磁场定向算法的优点是可以控制电机正常加减速，可工作在转矩、速度模式，且转矩脉动较小，但其缺点为：
[0010]1)仅适用于反电势为正弦波的直流无刷电机；
[0011]2)控制方式相对复杂，并且需要硬件支持相电流采样电路；
[0012]3)由于霍尔传感器反应电机转子位置不够准确，位置估计算法在低速时位置估计也不够准确，并且速度环内环嵌套电流环，两级PID控制时系统动态调节容易震荡，导致电机低速容易形成震荡，通常情况下，适用磁场定向(FOC)控制有最低速度启动。

技术实现思路

[0013]本专利技术实施例提供一种直流无刷电机驱动方法，用以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0014]本专利技术实施例提供一种直流无刷电机驱动方法，包括：
[0015]获取控制指令值；
[0016]获取霍尔信号传感器A、B、C的霍尔信号的十进制数据之和；其中，霍尔信号传感器A、B、C均分布在直流无刷电机的定子上；
[0017]根据不同的霍尔信号的十进制数据之和和控制指令的大小，产生不同的6路三组PWM，在三组PWM中，其中一组为上下桥臂互补的PWM，记为X组，一组的上桥臂为常闭、下桥臂为常开，最后一组的上桥臂为常闭、下桥臂为与X组的上桥臂互补的PWM；
[0018]根据6路PWM控制逆变器中6个MOSFET的通断关系，从而控制直流无刷电机线圈电压的大小和方向。
[0019]进一步，控制指令值计算公式为：
[0020]控制指令值＝[旋转变压器电压
‑
(旋转变压器电压最大值
‑
旋转变压器电压最小值)
÷
2]×
系数；
[0021]其中旋转变压器电压范围由不同的控制电压确定。
[0022]进一步，PWM波形的占空比根据控制指令和定时器计数值比较结果获取。
[0023]进一步，PWM波形的占空比获取的步骤包括：
[0024]定时器正向计数；
[0025]将控制指令值转化为比较值、并与定时器计数值比较，当比较值大于定时器计数值时，PWM输出为高电平，否则为低。
[0026]进一步，PWM的占空比与控制指令值的绝对值相等。
[0027]进一步，MCU的型号为stm32f4。
[0028]进一步，当霍尔信号不同时对应的PWM包括：
[0029]当电机反转时：
[0030]霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：
[0031]U_H：X％、U_L：(100
‑
X)％、V_H：常闭、V_L：(100
‑
X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
[0032]当霍尔信号A、B、C为1、0、1时：
[0033]U_H：常闭、U_L：(100
‑
X)％、V_H：X％、V_L：(100
‑
X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
[0034]霍尔信号A、B、C为1、0、0时：
[0035]U_H：常闭、U_L：常开、V_H：X％、V_L：(100
‑
X)％、W_H：常闭、W_L：(100
‑
X)％；
[0036]霍尔信号A、B、C为1、1、0时：
[0037]U_H：常闭、U_L：常开、V_H：常闭、V_L：(100
‑
X)％、W_H：X％、W_L：(100
‑
X)％；
[0038]霍尔信号A、B、C为0、1、0时：
[0039]U_H：常闭、U_L：(100
‑
X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：X％、W_L：(100
‑
X)％；
[0040]霍尔信号A、B、C为0、1、1时：
[0041]U_H：X％、U_L：(100
‑
X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：常闭、W_L：(100
‑
X)％；
[0042]当电机正转时：
[0043]霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：
[0044]U_H：常闭、U_L：常开、V_H：常闭、V_L：(100
‑
X)％、W_H：X％、W_L：(100
‑
X)％；
[0045]霍尔信号A、B、C为1、0、1时：
[0046]U_H：常闭、U_L：(100
‑
X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：X％、W_L：(100
‑
X)％；
[0047]霍尔信号A、B、C为1、0、0时：
[0048]U_H：X％、U_L：(100
‑
X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：常闭、W_L：(100
‑
X)％；
[0049]霍尔信号A、B、C为1、1、0时：
[0050]U_H：X％、U_L：(100
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，包括：获取控制指令值；获取霍尔信号传感器A、B、C的霍尔信号的十进制数据之和；其中，霍尔信号传感器A、B、C相差120
°
分布在直流无刷电机的定子上；根据不同的霍尔信号的十进制数据之和和控制指令的大小，产生不同的6路三组PWM，在三组PWM中，其中一组为上下桥臂互补的PWM，记为X组，一组的上桥臂为常闭、下桥臂为常开，最后一组的上桥臂为常闭、下桥臂为与X组的上桥臂互补的PWM；根据6路PWM控制逆变器中6个MOSFET的通断关系，控制直流无刷电机线圈电压的大小和方向。2.如权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，控制指令值计算公式为：控制指令值＝[旋转变压器电压
‑
(旋转变压器电压最大值
‑
旋转变压器电压最小值)
÷
2]
×
系数；其中，旋转变压器电压范围由不同的控制电压确定。3.如权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，PWM波形的占空比根据控制指令和定时器计数值比较结果获取。4.如权利要求3所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，PWM波形的占空比获取的步骤包括：定时器正向计数；将控制指令值转化为比较值、并与定时器计数值比较，当比较值大于定时器计数值时，PWM输出为高电平，否则为低。5.如权利要求4所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，将控制指令值转化为对应的比较值的计算公式为：计数器最大值
×
控制指令值的绝对值，其中，控制指令值的范围为
‑
1～1。6.如权利要求4所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，定时器周期计数值16800、分频为0、MCU的主频为168000000，系统控制周期为0.1毫秒，所述定时器为向上计数模式。7.如权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，当霍尔信号不同时对应的PWM包括：当电机反转时：霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：U_H：X％、U_L：(100
‑
X)％、V_H：常闭、V_L：(100
‑
X)％、W_H：常闭、W_L：常开；当霍尔信号A、B、C为1、0、1时：U_H：常闭、U_L：(100
‑
X)％、V_H：X％、V_L：(100
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚远，吴勇，王东东，
申请(专利权)人：姚远，
类型：发明
国别省市：