【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机磁场控制，特别涉及一种基于bldc电机的foc矢量控制方法。
技术介绍
1、由于新标准对电气系统提出了越来越严格的要求。新一代设备必须具有更高的性能参数，诸如更加的效率和减少的电磁干扰。必须具有较高的系统灵活性以使市场改进更加方便，并且减少开发时间。所有这些改进必须与减少系统成本同时实现。无刷电机技术使实现这些技术规范变为可能。这样的电机将高可靠性与高效率组合在一起，并且相对于有刷电机，无刷电机的成本更低。bldc作为一种驱动电机既保留了直流电机良好的调速、控制和运行特性，又克服了传统直流电机电刷换相的缺点，并具有效率高、功率密度高、免维护、高速运行等优点，近些年被广泛用于电动汽车、水泵、医疗器械等行业。bldc的运行需要使用专用的控制器，因此其控制器的开发，成为bldc应用的关键。
2、传统bldc控制器一般采用方波驱动方案，但存在转矩波动大、噪声高、效率低等缺点。
技术实现思路
1、本专利技术的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种基于bldc电机的foc矢量控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、一种基于bldc电机的foc矢量控制方法，包括以下步骤：
3、步骤s1、bldc速度及电机角度计算：根据获取每跳转一次的霍尔信号，求出得到跳转时刻的平均速度，再由跳转时刻的速度与角加速度，求得每个扇区的实时速度；
4、步骤s2、速度pi控制：通过pid速度调节器逼近目标速度，得到目标转矩电流iq；
5、步骤s3、电流环pi控制：通过电流采样检测，信号调理电路，将采集到的信号进行adc采集，再通过clark变换和park变换得到d轴和q轴实际电流，再与参考电流进行电流pi控制，电流环的输出值为ud和uq；
6、步骤s4、svpwm矢量控制：根据电流环输出的ud和uq值，进行反park变换和svpwm调制，调制后的pwm波，控制逆变器，再通过逆变电路控制电机。
7、作为本专利技术的进一步的方案：所述步骤s1中的具体步骤包括：
8、根据预设霍尔传感器进行信号采集，获取霍尔信号每跳转一次的信号，其中相差的角度是60度；
9、再利用霍尔信号跳转的角度除以当前角度所经过的时间，则可以求出该跳转时刻的平均速度；以及再利用连续两个周期计算得到的平均速度求出该周期的角加速度a；
10、根据平均速度和角加速度求得跳转时刻的速度后，再由跳转时刻的速度与角加速度，得到每个扇区的实时速度，具体公式为：
11、ωaver＝60/(counter*t)
12、a＝(ωn-1-ωn-2)/(countern-1*t)
13、ωreal＝ωaver+a*t
14、式中，ωaver是霍尔信号跳转前，转子的平均速度，单位是度每秒；a是前一个时刻的转子加速度；counter为两次hall信号跳转之间系统定时器计数器值；t是系统定时器周期值，单位为秒；ωreal是转子的实时速度，单位是度每秒；
15、根据霍尔跳转时刻，转子角度加上增量的角度，则得到每个时刻的角度值，公式为：
16、θn＝θn-1+ωreal*ts
17、式中，θn是转子实时位置角，单位是度；ts是pwm周期，单位是s；位置初始角是霍尔跳转时刻的初始角。
18、作为本专利技术的进一步的方案：所述矢量控制的实现步骤为：
19、步骤一、测量三相定子电流，可分别获得ia、ib和ic，同时测量转子速度；
20、步骤二、将三相电流变换至2轴系统，该变换将三相相电流测量值ia、ib和ic变换为变量iα和iβ；从定子的角度来看，iα和iβ是互为正交的时变电流值；
21、步骤三、通过使用控制环上一次迭代计算出的变换角，旋转2轴坐标系使之以转子磁通定向并随之同步旋转，其中，iα和iβ变量经过该变换可获得id和iq变量；
22、id和iq变量为变换到旋转坐标系下的正交电流，在静态条件下，id和iq是常量；
23、步骤四、通过将实际的id和iq与给定值进行比较获得各自的误差信号；id给定值用以控制转子磁通；iq给定值则用以控制电机的转矩输出；误差信号作为pi控制器的输入；控制器的输出为vd和vq，而两个变量是施加到电机上的电压矢量在双轴上的两个分量；
24、步骤五、计算新的坐标变换角；该计算子程序的输入参数包括电机转速、转子电气时间常数、id和iq；新的角度将告知算法下一个电压矢量在何处以获得当前运行条件下所需的转差率；
25、步骤六、通过使用新的坐标变换角可将pi控制器的输出变量vd和vq变换至静止参考坐标系；该计算将产生正交电压值vα和vβ；
26、步骤七、vα和vβ值经过反变换得到三相电压值va、vb和vc；所述三相电压值用以计算新的pwm占空比以生成所期望的电压矢量。
27、与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：
28、采用上述的技术方案，通过将电机的控制分为两个独立的轴，即磁场轴和转子轴，来实现对电机的精确控制。相比传统的bldc电机控制方法，foc算法具有更高的效率、减少能源消耗和精度。
29、本专利技术通过将电机的控制分为磁场定向、电流控制和速度控制三个步骤来实现对电机的精确控制。foc算法能够实现高精度的转矩和转速控制，并且能够适应负载的变化。然而，foc算法中对角度的准确性要求很高，利用积分求得转子的实时角度，角度精度高，提高了foc算法的可行性和精度。
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1.一种基于BLDC电机的FOC矢量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于BLDC电机的FOC矢量控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述一种基于BLDC电机的FOC矢量控制方法，其特征在于，所述矢量控制的实现步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种基于bldc电机的foc矢量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于bldc电机的foc矢量控制方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：李芳芳，周鹏，
申请(专利权)人：合肥钧联汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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