本申请涉及一种基于转速电流双闭环的单相无刷直流电机控制方法和装置。所述方法包括：根据接收的电机位置反馈信息，计算电机反馈转速；将电机反馈转速与电机给定转速相减的结果经过比例积分调节器进行计算，得到给定电流的幅值；根据电机位置反馈信息实时进行极性判断，确定当前位置对应反电势的极性；将给定电流的幅值与极性相乘，并将得到的给定电流信号与电流反馈信号相减后经过电流调节器进行计算，得到给定电压信号；将给定电压信号与载波信号进行PWM调制，得到用于单项无刷直流电机驱动的4路PWM开关信号。采用本方法可准确高效的控制单相无刷直流电机的转速与转矩，降低了实时运算量，降低主控芯片性能的要求，降低系统成本。系统成本。系统成本。
【技术实现步骤摘要】
基于转速电流双闭环的单相无刷直流电机控制方法和装置
[0001]本申请涉及电机驱动控制
，特别是涉及一种基于转速电流双闭环的单相无刷直流电机控制方法和装置。
技术介绍
[0002]无刷直流电机凭借其运行效率高、调速性能好等优点，广泛应用于电动汽车、民用家电、军事行业等领域。单相无刷直流电机由于定子绕组数的减小，控制电路的功率器件数量也随之减小，且电流检测和位置检测成本降低，在风机、泵类场合被广泛应用。
[0003]反电势法检测是目前无刷直流电机无位置传感器控制运用最为成熟的方法，由于单相电机在运行时无不通电绕组，无法直接测得反电势，现有技术中提出基于相电流分时复用的方法来实现对转子位置的检测，需提前关断功率开关管，使相电流归零并持续一段时间，容易使得电机电磁转矩产生波动，降低电机性能。
[0004]基于单相无刷直流电机模型，可以通过电机给定相电压、反馈相电流估算电机磁链，进一步估计转子位置。但该方法由于实时运算量较大，需要使用较高处理能力的主控芯片，大大增加了系统成本；且该方案易受电机参数变化影响。
技术实现思路
[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于转速电流双闭环的单相无刷直流电机控制方法和装置。
[0006]一种基于转速电流双闭环的单相无刷直流电机控制方法，所述方法包括：
[0007]接收电机位置反馈信号，根据所述电机位置反馈信息，计算电机反馈转速。
[0008]将所述电机反馈转速与电机给定转速相减的结果经过比例积分调节器进行计算，得到给定电流的幅值。
[0009]根据所述电机位置反馈信息实时进行极性判断，确定当前位置对应反电势的极性。
[0010]将所述给定电流的幅值与电机反电势的极性相乘，得到给定电流信号。
[0011]将所述给定电流信号与接收到的电流反馈信号相减后经过电流调节器进行计算，得到给定电压信号。
[0012]将所述给定电压信号与载波信号进行PWM调制，得到用于单项无刷直流电机驱动的4路PWM开关信号。
[0013]在其中一个实施例中，所述电机位置反馈信号是霍尔传感器信号。
[0014]接收电机位置反馈信号，根据所述电机位置反馈信息，计算电机反馈转速，包括：
[0015]接收霍尔传感器信号。
[0016]记录霍尔传感器信号相邻脉冲上升沿之间的时间差。
[0017]根据所述时间差和相邻脉冲上升沿之间对应的角度差进行计算，得到电机反馈转速。
[0018]在其中一个实施例中，所述电机位置反馈信号是霍尔传感器信号。
[0019]接收电机位置反馈信号，根据所述电机位置反馈信息，计算电机反馈转速，包括：
[0020]接收霍尔传感器信号。
[0021]在电机高速转动的情况下记录固定时间内的脉冲数目，得到电机反馈转速。
[0022]在其中一个实施例中，所述电机位置反馈信号是霍尔传感器信号。
[0023]根据所述电机位置反馈信息实时进行极性判断，确定当前位置对应反电势的极性，包括：
[0024]当所述霍尔传感器输出信号为高电平，则当前位置对应反电势的为正。
[0025]当所述霍尔传感器输出信号为低电平，则当前位置对应反电势的为负。
[0026]在其中一个实施例中，将所述给定电流信号与接收到的电流反馈信号相减后经过电流调节器进行计算，得到给定电压信号为：
[0027][0028]其中，为给定电压信号，K
p
为电流调节器中比例调节器的增益系数和k
n
(n＝1,3,5
…
)为电流调节器中特定频次谐波的谐振调节器的增益系数；s为拉普拉斯运算符；ω
e
为电机的电气角频率，为给定电流信号，I
s
(s)为接收到的电流反馈信号。
[0029]一种基于转速电流双闭环的单相无刷直流电机控制装置，所述装置包括：位置反馈控制模块、转速调节器、电流调节器以及PWM调制单元、两个减法器和一个乘法器。
[0030]所述位置反馈控制模块用于根据接收的电机位置反馈信号，计算电机反馈转速，并确定当前位置对应的反电势极性，并将所述电机反馈转速传输至第一个所述加法器的负向输入端；将所述反电势极性传输至所述乘法器的一个输入端，
[0031]所述转速调节器用于根据第一个所述减法器输出的所述电机反馈转速与电机给定转速的差值采用比例积分调节器进行计算，得到给定电流幅值，并将所述给定电流幅值传输到乘法器的另一个输入端。
[0032]所述乘法器用于将所述给定电流幅值与所述反电势极性相乘，得到给定电流信号，并传输所述给定电流信号至第二个所述减法器的正向输入端。
[0033]第二个所述减法器用于将所述给定电流信号与电路反馈信息相减，得到电流差；并将所述电流差传输至所述电流调节器。
[0034]所述电流调节器，用于根据所述电流差进行调节，得到给定电压信号；并将所述给点电压信号传输至所述PWM调制单元。
[0035]所述PWM调制单元用于根据电流调节器输出的信号和载波信号进行PWM调制，得到用于单项无刷直流电机驱动的4路PWM开关信号。
[0036]在其中一个实施例中，所述位置反馈控制模块包括转速计算单元和反电势极性判断单元。
[0037]所述转速计算单元用于根据接收的所述电机位置反馈信号计算电机反馈转速。
[0038]所述反电势极性判断单元用于根据接收的所述电机位置反馈信号判断当前位置对应反电势的极性，并传输至所述乘法器的一个输入端。
[0039]在其中一个实施例中，所述电机位置反馈信号是霍尔传感器信号。
[0040]所述转速计算单元用于根据接收的所述电机位置反馈信号计算电机反馈转速，包括：
[0041]所述转速计算单元用于根据接收的霍尔传感器信号，通过记录霍尔传感器信号相邻脉冲上升沿之间的时间差，确定电机反馈转速；或者通过在电机高速转动的情况下记录固定时间内的脉冲数目，确定电机反馈转速。
[0042]在其中一个实施例中，所述电机位置反馈信号是霍尔传感器信号。
[0043]所述反电势极性判断单元用于根据接收的所述电机位置反馈信号判断当前位置对应反电势的极性，包括：
[0044]所述反电势极性判断单元用于根据所述霍尔传感器输出信号进行判断，当所述霍尔传感器信号为高电平，则当前位置对应反电势的为正，输出+1至所述乘法器的一个输入端；当所述霍尔传感器输出信号为低电平，则当前位置对应反电势的为负，输出
‑
1至所述乘法器的一个输入端。
[0045]在其中一个实施例中，所述电流调节器，用于根据所述电流差进行调节，得到给定电压信号为：
[0046][0047]其中，为给定电压信号，K
p
为电流调节器中比例调节器的增益系数和k
n
(n＝1,3,5
…
)为电流调节器中特定频次谐波的谐振调节器的增本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于转速电流双闭环的单相无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述方法包括：接收电机位置反馈信号，根据所述电机位置反馈信息，计算电机反馈转速；将所述电机反馈转速与电机给定转速相减的结果经过比例积分调节器进行计算，得到给定电流的幅值；根据所述电机位置反馈信息实时进行极性判断，确定当前位置对应反电势的极性；将所述给定电流的幅值与电机反电势的极性相乘，得到给定电流信号；将所述给定电流信号与接收到的电流反馈信号相减后经过电流调节器进行计算，得到给定电压信号；将所述给定电压信号与载波信号进行PWM调制，得到用于单项无刷直流电机驱动的4路PWM开关信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机位置反馈信号是霍尔传感器信号；接收电机位置反馈信号，根据所述电机位置反馈信息，计算电机反馈转速，包括：接收霍尔传感器信号；记录霍尔传感器信号相邻脉冲上升沿之间的时间差；根据所述时间差和相邻脉冲上升沿之间对应的角度差进行计算，得到电机反馈转速。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机位置反馈信号是霍尔传感器信号；接收电机位置反馈信号，根据所述电机位置反馈信息，计算电机反馈转速，包括：接收霍尔传感器信号；在电机高速转动的情况下记录固定时间内的脉冲数目，得到电机反馈转速。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机位置反馈信号是霍尔传感器信号；根据所述电机位置反馈信息实时进行极性判断，确定当前位置对应反电势的极性，包括：当所述霍尔传感器输出信号为高电平，则当前位置对应反电势的为正；当所述霍尔传感器输出信号为低电平，则当前位置对应反电势的为负。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述给定电流信号与接收到的电流反馈信号相减后经过电流调节器进行计算，得到给定电压信号为：其中，为给定电压信号，K
p
为电流调节器中比例调节器的增益系数和k
n
(n＝1,3,5
…
)为电流调节器中特定频次谐波的谐振调节器的增益系数；s为拉普拉斯运算符；ω
e
为电机的电气角频率，为给定电流信号，I
s
(s)为接收到的电流反馈信号。6.一种基于转速电流双闭环的单相无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述装置包括：位置反馈控制模块、转速调节器、电流调节器以及PWM调制单元、两个减法器和一个乘法
器；所述位置反馈控制模块用于根据接收的电机位置反馈信号，计算电机反馈转速，并确定当前位置对应的反电势极性，并将所述电机反馈转速传输至第一个所述加法器的负向输入端；将所述反电势极性传输至所述乘法器...
【专利技术属性】
技术研发人员：方云龙，曹华，丁双喜，
申请(专利权)人：上海至茂半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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