一种电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统，包括混合补偿换相状态查询模块与占空比补偿量自适应预测模块。混合补偿换相状态查询模块采集三相霍尔信号，然后基于混合补偿机制给出换相类型标志、关断相受控管、导通相和非换相相中的受控上管；占空比补偿量自适应预测模块在时被使能，基于换相阶段的电路模型，根据逆变器直流母线电压、非换相相电流绝对值等参数以及定子电阻、定子电感、反电动势系数的测量值，预测出占空比补偿量与混合换相时长，并结合自适应调整因子对占空比补偿量进行折中微调，每次补偿持续。本发明专利技术经济可靠；且能有效抑制换相转矩脉动，提高电动三轮车运行的稳定性。提高电动三轮车运行的稳定性。提高电动三轮车运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统


[0001]本专利技术属于电机控制领域，具体涉及一种电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统。

技术介绍

[0002]电动三轮车作为一种操作容易、性价比高、污染小的交通工具，深受广大群众的欢迎与喜爱，其动力系统主要由后桥、变速箱以及电机组成。后桥用于支撑与驱动电动三轮车的后轮，变速箱用于实现电机转速与车轮转速之间的比例转换。作为动力系统心脏的电机，其特性的优劣决定着电动三轮车运行性能的好坏。近年来，永磁材料技术得到了极大的发展，作为其主要产品之一，无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDCM）由于具有转矩电流比大、运行效率高、可靠性强等优点，在电动三轮车行业中的应用也越来越广泛，因此对电动三轮车无刷直流电机的研究非常具有潜力。
[0003]为了实现对BLDCM转速的精确控制，以及实现非换相区电流的平滑，工程上一般采用双闭环方波控制，即对转速n以及非换相相电流绝对值|i
NC
|的闭环控制。在双闭环方波控制中，开关管的PWM驱动方式一般有5种：H_PWM
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L_ON、H_ON
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L_PWM、PWM_ON、ON_PWM与H_PWM
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L_PWM。其中，H_PWM
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L_ON由于在工作时使下管恒通，便于电流采样，为使用较多的PWM方式。
[0004]然而在H_PWM
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L_ON方波驱动系统稳定运作时，BLDCM的输出转矩会存在三种脉动：齿槽转矩脉动、传导区转矩脉动与换相转矩脉动。电机齿槽的动作会在气隙中引起磁场的抖震，从而产生齿槽转矩脉动。传导区转矩脉动由非理想反电动势以及关断相二极管续流所导致。在换相过程中，关断相与导通相相电流变化速率不一致时会导致非换相相电流的波动，从而引起换相转矩脉动。在所有类型的转矩脉动中，换相转矩脉动对BLDCM运行性能的影响最大，甚至能达到平均输出转矩的50%，严重影响了电动三轮车运行的稳定性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本专利技术提供了一种电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统（Commutation Torque Ripple Suppression for Electric Tricycle Motor, CTRSETM）。本专利技术可以对H_PWM
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L_ON方波驱动系统中电动三轮车电机的换相转矩脉动进行有效抑制。
[0006]本专利技术提供了一种电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统（CTRSETM），其包括混合补偿换相状态查询模块（Query of Hybridly Compensated Commutation Status, QHCCS）和占空比补偿量自适应预测模块（Adaptive Prediction of Duty Cycle Compensation, APDCC）；所述的混合补偿换相状态查询模块（QHCCS）对A相霍尔信号、B相霍尔信号、C相霍尔信号进行采集，然后判断出换相类型标志，给关断相受控管代号、导通相和非换相相中的受控上管代号赋值，并输出、、给占空比补偿量
自适应预测模块用于占空比补偿量计算与分配；所述占空比补偿量自适应预测模块（APDCC）在不为0时被使能，然后基于换相阶段不同时的电路模型，根据逆变器直流母线电压、换相开始时非换相相电流的绝对值、换相开始时H_PWM
‑
L_ON的调制占空比、电机转速n与定子电阻测量值、定子电感测量值、反电动势系数测量值，预测出关断相受控管的驱动占空比补偿量、导通相和非换相相中的受控上管的驱动占空比补偿量、混合换相时长关于的分段表达式，结合自适应调整因子对、进行折中微调，并根据、决定、的补偿对象，每次补偿持续，从而实现对电动三轮车电机换相转矩脉动的抑制。
[0007]本专利技术的有益技术效果为：（1）一种电动三轮车电机换向转矩脉动抑制方法（CTRSETM），无需增加电机驱动电路的硬件复杂度，经济可靠。
[0008]（2）加入CTRSETM后，能更加有效地抑制H_PWM
‑
L_ON方波驱动下电动三轮车电机的换相转矩脉动，提高电动三轮车运行的稳定性。
附图说明
[0009]图1为时的电路模型图（AC
→
BC）；图2为时的电路模型图（CA
→
CB）；图3为自适应调整因子的图像；图4为基于CTRSETM的电动三轮车电机H_PWM
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L_ON方波驱动系统框图；图5为n=400rpm、=2.0 N
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m，换相时电机相电流与转矩的暂态波形图；图6为n=800rpm、=3.0 N
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m，换相时电机相电流与转矩的暂态波形图；图7为n=1200rpm、=4.0 N
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m，换相时电机相电流与转矩的暂态波形图；图8为n=400rpm、=2.0 N
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m时电机相电流与转矩的稳态波形图；图9为n=800rpm、=3.0 N
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m时电机相电流与转矩的稳态波形图；图10为n=1200rpm、=4.0 N
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m时电机相电流与转矩的稳态波形图。
具体实施方式
[0010]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。所述实施例仅是本公开内容的示范且不圈定限制范围。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0011]本专利技术的电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统（CTRSETM）包括混合补偿换相状态查询模块（QHCCS）和占空比补偿量自适应预测模块（APDCC）；所述的混合补偿换相状态查询模块（QHCCS）对A相霍尔信号、B相霍尔信号、
C相霍尔信号进行采集，然后判断出换相类型标志，给关断相受控管代号、导通相和非换相相中的受控上管代号赋值，并输出、、给占空比补偿量自适应预测模块用于占空比补偿量计算与分配；所述占空比补偿量自适应预测模块（APDCC）在不为0时被使能，然后基于换相阶段不同时的电路模型，根据逆变器直流母线电压、换相开始时非换相相电流的绝对值、换相开始时H_PWM
‑
L_ON的调制占空比、电机转速n与定子电阻测量值、定子电感测量值、反电动势系数测量值，预测出关断相受控管的驱动占空比补偿量、导通相和非换相相中的受控上管的驱动占空比补偿量、混合换相时长关于的分段表达式，结合自适应调整因子对、进行折中微调，并根据、决定、的补偿对象，每次补偿持续，从而实现对电动三轮车电机换相转矩脉动的抑制。
[0012]本专利技术的原理如下：目前，针对BLDCM的PWM控制方式中，H_PWM
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L_ON由于在工作时让受控下管恒通便于电流采样，为应用较多的调制方式。本专利技术以H_PWM
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L_ON为基本框架，提出一种混合补偿换相状态查询模块（Query of Hybridly Compensated Commutation Status, 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统，其特征在于，包括混合补偿换相状态查询模块和占空比补偿量自适应预测模块，所述的混合补偿换相状态查询模块对A相霍尔信号、B相霍尔信号、C相霍尔信号进行采集，然后判断出换相类型标志，给关断相受控管代号、导通相和非换相相中的受控上管代号赋值，并输出、、给占空比补偿量自适应预测模块用于占空比补偿量计算与分配；所述占空比补偿量自适应预测模块在不为0时被使能，然后基于换相阶段不同时的电路模型，根据逆变器直流母线电压、换相开始时非换相相电流的绝对值、换相开始时H_PWM
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L_ON的调制占空比、电机转速n与定子电阻测量值、定子电感测量值、反电动势系数测量值，预测出关断相受控管的驱动占空比补偿量、导通相和非换相相中的受控上管的驱动占空比补偿量、混合换相时长关于的分段表达式，结合自适应调整因子对、进行折中微调，并根据、决定、的补偿对象，每次补偿持续，从而实现对电动三轮车电机换相转矩脉动的抑制。2.如权利要求1所述的电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统，其特征在于，所述混合补偿换相状态查询模块判断出换相类型标志，具体为：如果检测到、、的变化，判断换相类型为上管换相还是下管换相，在上管换相时令为I，在下管换相时令为II；如果未检测到、、的变化，则认为不处于换相阶段，并令为0。3.如权利要求2所述的电动三轮车电机换相转矩脉动抑制系统，其特征在于，所述混合补偿换相状态查询模块给与赋值，具体为：当时，与在集合中取值，其中、、、、、分别为A相混合补偿换相上管代号、A相混...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博群，孙志锋，马风力，
申请(专利权)人：杭州力超智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：