一种消除无刷直流电机转矩脉动的控制系统以及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种消除无刷直流电机转矩脉动的控制系统以及控制方法，包括：译码电路：用于输出三相换相信号；死区控制电路，电连接三相全桥逆变器，用于防止三相全桥逆变器上桥的功率管和下桥的功率管同时导通；三相全桥逆变器：用于驱动无刷直流电机；无刷直流电机；控制器：用于接收无刷直流电机运行过程中的电机转子位置信号，并根据所述电机转子位置信号，经译码电路转换成正确的换相状态，基于所述无刷直流电机的换相状态，通过所述死区控制电路与所述三相全桥逆变器实现对无刷直流电机换相驱动控制，所述电机转子位置信号是通过传感器采集到的。本申请能够有效解决无刷直流电机换相转矩脉动的问题，以及提高电机控制系统的运行稳定性。运行稳定性。运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种消除无刷直流电机转矩脉动的控制系统以及控制方法


[0001]本专利技术属于电机控制
，具体涉及一种消除无刷直流电机转矩脉动的控制系统以及控制方法。

技术介绍

[0002][0003]无刷直流电机传统的基本控制方法是方波控制驱动二相线圈导通方式，稳态时，只有两相同时导通，每隔60
°
期间为一个磁状态。一个完整的电周期包括六个磁状态，每个功率管的导通角为120
°
，即电动机每相正、负各导通120
°
。根据固定在转子上的霍尔位置传感器发出的触发信号导通相应的两相，以获得最大转矩。因此、传统的方波控制器驱动无刷直流电机，具有系统脉宽输出具有连续性，调速性好，开关频率高，开关损耗小及效率高的优点。同时系统运行结构简单，调试方便，系统应用成本低。电源利用率高，系统采用调制基波换相，能直接跑出电机的极速等优点，但也存在不足，三相绕组在每60
°
断电换相时，对应的并联二极管导通续流，由于电机绕组显现电感性，被换相绕组电流无法在瞬间发生变化，二极管续流结束后，被换相绕组才从零电流变大，达到稳态。在这个变化过程中，有一小段时间电机瞬间失去电流，无法供给电磁转矩动力支撑电机，然后又恢复供电，由此产生电流的凹陷到眺跃式电枢磁场，引起转矩脉动，造成电机震动大、噪音大等不足。
[0004]为了解决方波型无刷直流电机工作于120
°
导通方式下，断电换相特有的转矩脉动问题，最理想的方法就是让方波控制器驱动无刷直流电机工作在180
°<br/>导通方式下，每隔60
°
绕组发生换相过程中，另一相线圈也在同时通电运行，提供不间段的转矩动力，填补换相时缺失电流的动力，从而消除换相电磁转矩脉动发生的可能性。但是这只是理想的情况，因为方波控制器驱动无刷直流电机工作在180
°
导通方式下，又会出现每隔60
°
三相导通线圈中总有一相线圈会产生电磁交轴去磁制动的反转矩，或称反电动势的反动力转矩脉动。为了解决方波型无刷直流电机工作于120
°
导通方式下存在特有的问题，让电机工作在180
°
导通方式下可以避免存在断电换相的过程，消除电流凹陷到跳跃式电枢磁场引起的转矩脉动，为此出现了无刷直流正弦波控制器，让电机在三相导通的方式下工作，通过正弦波三相导通的斜波和高频载波开关调制斩波，消减和平滑反电动势的反动力冲击，同时，正弦波每隔60
°
绕组发生换相时，其他线圈也在同时通电运行工作，提供不间段的转矩动力，防止断电换相。因此、正弦波控制器驱动无刷直流电机震动小、噪音小。但同时也有不足：1.正弦波三相线圈在进行相互对应的脉宽斩波中，主相波不能提供恒通电压給对应2个分支相波的脉宽进行斩波，主相波也参与脉宽斩波，造成正弦波输出电压低，电源利用率减少15％，无法跑出电机的极速。2.脉宽输出不连续性、上下桥有死区时间，电机高速受到载波开关频率高频损耗的限制，耗电量高。3.过0点至换相前60
°
之间，线圈电磁场产生交轴去磁制动负转矩的反动力，因而减少了电机的有用功率，从而导致电机效率低，电机发热量高。
[0005]因此，如何有效解决无刷直流电机换相转矩脉动的问题，以及提高电机控制系统的运行稳定性，是目前有待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开了一种消除无刷直流电机转矩脉动的控制系统以及控制方法，用于解决现有技术中无法有效解决无刷直流电机换相转矩脉动的问题，以及提高电机控制系统的运行稳定性的技术问题，
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种消除无刷直流电机转矩脉动的控制系统，包括：
[0009]译码电路：用于输出三相换相信号，所述三相换相信号包括关断相信号和导通相信号；
[0010]死区控制电路：电连接三相全桥逆变器，用于防止三相全桥逆变器上桥的功率管和下桥的功率管同时导通；
[0011]三相全桥逆变器：用于驱动无刷直流电机；
[0012]无刷直流电机；
[0013]控制器：用于接收无刷直流电机运行过程中的电机转子位置信号，并基于所述电机转子位置信号，经译码电路模块解码出三相换相信号，所述译码电路模块将所述三相换相信号传输至死区控制电路模块，所述死区控制电路模块输出关断相信号和/或导通相信号至三相全桥逆变器的功率管，以实现对无刷直流电机的换相控制，其中，所述电机转子位置信号是通过传感器采集到的。
[0014]可选地，所述三相全桥逆变器包括六个功率管和六个续流管，分别为第一功率管(VT1)、第二功率管(VT2)、第三功率管(VT3)、第四功率管(VT4)、第五功率管(VT5)、第六功率管(VT6)、第一续流管(VD1)、第二续流管(VD2)、第三续流管(VD3、第四续流管(VD4)、第五续流管(VD5)和第六续流管(VD6)。
[0015]可选地，所述第一功率管(VT1)与第一续流管(VD1)并联、所述第二功率管(VT2)与第二续流管(VD2)并联、所述第三功率管(VT3)与第三续流管(VD3)并联、所述第四功率管(VT4)与第四续流管(VD4)并联、所述第五功率管(VT5)与第五续流管(VD5)并联和所述第六功率管(VT6)与第六续流管(VD6)并联。
[0016]可选地，无刷直流电机的绕组的连接方法为三角形连接，A相线与三角形线圈的A头C尾连接，B相线与三角形线圈的B头A尾连接，C相线与三角形线圈的C头B尾连接。
[0017]可选地，无刷直流电机的绕组的连接方法为三角形连接，A相线与三角形线圈的A头B尾连接；B相线与三角形线圈的B头C尾连接；C相线与三角形线圈的C头A尾连接。
[0018]可选地，所述三相全桥逆变器的一端分别与所述死区控制电路和电源连接，且所述三相全桥逆变器的另一端与所述无刷直流电机的三相绕组电连接。
[0019]一种消除无刷直流电机转矩脉动的控制方法，包括：
[0020]获取传感器采集到的电机转子位置信号；
[0021]根据所述电机转子位置信号，每隔60度经译码电路模块解码出三相换相信号，所述译码电路模块将所述三相换相信号传输至死区控制电路模块，所述死区控制电路模块输出关断相信号和/或导通相信号至三相全桥逆变器的功率管，以实现对无刷直流电机的换相控制，所述三相换相信号包括关断相信号和导通相信号。
[0022]可选地，当处于换相状态时，控制器经译码电路模块输出无刷直流电机的关断相信号，且通过死区控制电路直接输出至三相全桥逆变器的功率管的控制级，以及
[0023]控制器经译码电路模块输出无刷直流电机的导通相信号，且通过死区控制电路延迟预设时间后将所述导通相信号传输至三相全桥逆变器的功率管的控制级；
[0024]当不处于换相状态时，三相功率管同时导通，三角形绕组线圈解码出两相线圈通电运行。
[0025]可选地，当处于换相状态时，控制器经译码本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除无刷直流电机转矩脉动的控制系统，其特征在于，包括：译码电路：用于输出三相换相信号，所述三相换相信号包括关断相信号和导通相信号；死区控制电路：电连接三相全桥逆变器，用于防止三相全桥逆变器上桥的功率管和下桥的功率管同时导通；三相全桥逆变器：用于驱动无刷直流电机；无刷直流电机；控制器：用于接收无刷直流电机运行过程中的电机转子位置信号，并基于所述电机转子位置信号，经译码电路模块解码出三相换相信号，所述译码电路模块将所述三相换相信号传输至死区控制电路模块，所述死区控制电路模块输出关断相信号和/或导通相信号至三相全桥逆变器的功率管，以实现对无刷直流电机的换相控制，其中，所述电机转子位置信号是通过传感器采集到的。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三相全桥逆变器包括六个功率管和六个续流管，分别为第一功率管(VT1)、第二功率管(VT2)、第三功率管(VT3)、第四功率管(VT4)、第五功率管(VT5)、第六功率管(VT6)、第一续流管(VD1)、第二续流管(VD2)、第三续流管(VD3、第四续流管(VD4)、第五续流管(VD5)和第六续流管(VD6)。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一功率管(VT1)与第一续流管(VD1)并联、所述第二功率管(VT2)与第二续流管(VD2)并联、所述第三功率管(VT3)与第三续流管(VD3)并联、所述第四功率管(VT4)与第四续流管(VD4)并联、所述第五功率管(VT5)与第五续流管(VD5)并联和所述第六功率管(VT6)与第六续流管(VD6)并联。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，无刷直流电机的绕组的连接方法为三角形连接，A相线与三角形线圈的A头C尾连接，B相线与三角形线圈的B头A尾连接，C相线与三角形线圈的C头B尾连接。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，无刷直...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文华，
申请(专利权)人：袁文华，
类型：发明
国别省市：