專(zhuān)利名稱(chēng)：一種150°導(dǎo)通模式驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，具體涉及一種150°導(dǎo)通模式驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
三相無(wú)刷直流電機(jī)主要采用120°兩兩導(dǎo)通方式，即電機(jī)每個(gè)周期換相6次，任一時(shí)刻只有兩相導(dǎo)通，每次每個(gè)功率管導(dǎo)通120°，上下橋臂導(dǎo)通差60°。導(dǎo)通狀態(tài)按時(shí)間順序排列為 T1T6、T1T2、T2T3、T3T4、T4T5、T5T6,每個(gè)導(dǎo)通狀態(tài)為 60。。無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)磁通和電流的幅值成正比。由于電機(jī)相電感的存在，換相過(guò)程中電機(jī)繞組的電流由一相切換到另一相產(chǎn)生換相延遲，導(dǎo)致?lián)Q相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的產(chǎn)生。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)影響無(wú)刷直流電機(jī)的控制精度和伺服性能，引起電機(jī)的振動(dòng)和噪聲。采用120°導(dǎo)通模式換相時(shí)，三相電流分別處于開(kāi)通，關(guān)斷，非換相狀態(tài)，由于相電感的存在，使得關(guān)斷相電流的下降速率和開(kāi)通相電流的上升速率不同，非換相電流發(fā)生變化，導(dǎo)致?lián)Q向轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的產(chǎn)生。在電機(jī)低速階段，非換相電流絕對(duì)值增加，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為正；在電機(jī)高速階段，非換相電流絕對(duì)值減小，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為負(fù)。換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)造成電機(jī)抖動(dòng)，產(chǎn)生噪聲，增加諧波污染。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種150°導(dǎo)通模式驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的方法，可有效抑制電機(jī)在高速時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。技術(shù)方案—種永磁無(wú)刷直流電機(jī)150°導(dǎo)通模式的驅(qū)動(dòng)方法,其特征在于對(duì)電機(jī)磁極信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，再與PWM斬波信號(hào)相與，得到驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)上下管調(diào)制信號(hào)，依次含有以下步驟步驟I :對(duì)6路電機(jī)磁極信號(hào)Hl，H2，H3，H4，H5，H6進(jìn)行邏輯變換，得到6路控制信號(hào)0 = //4.771,02 = //5.7/2 ,CB = /76.//3 ,Q4 = HuTR ,05 =/-/2.//5 ,06 = //3.7/6 ；步驟2:控制信號(hào)與PWM斬波信號(hào)相與，得到三相逆變橋所需的調(diào)制信號(hào)Tl=Ql PWM, T3=Q3 PWM, T5=Q5 PWM, T2=Q2，T4=Q4，T6=Q6 ;其中T1, T3, T5 為上管調(diào)制信號(hào)，T2，T4，T6為下管調(diào)制信號(hào)，PWM為斬波信號(hào)；步驟3 :將三相逆變橋的調(diào)制信號(hào)輸入至永磁無(wú)刷直流電機(jī)三相逆變橋，以驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)。所述的步驟I中6路電機(jī)磁極信號(hào)的獲得是以電機(jī)霍爾位置傳感器檢測(cè)得到轉(zhuǎn)子位置信號(hào):Halll，Hall2，Hall3，Hall4，Hall5 和 Hall6 ;當(dāng) 0 彡 Hall 彡 0. 8 輸出對(duì)應(yīng)電機(jī)磁極信號(hào)為低電平0, 2. 4 < Hall < 3. 3輸出對(duì)應(yīng)電機(jī)磁極信號(hào)為高電平I ;所述IHall為轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的幅值。、
所述的步驟2中PWM斬波信號(hào)由如下步驟得到步驟(I):根據(jù)設(shè)定的速度參考值和電機(jī)控制器輸出的速度反饋值《進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，得到參考斬波幅值，L=Kp ^ejKi / eudt，Kp為比例增益，KpX^Ki為積分增益KiX),其
中= ;所述電機(jī)控制器輸出的速度反饋值 =i，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，t>0 4為電機(jī)磁
Ir
極信號(hào)Hl=I到Hl下一次為I的時(shí)間；步驟(2):以參考斬波幅值L與周期序列信號(hào)F的幅 值IfI做差，A 6=l-|f|,A 6彡0則PWM=0，A 6 <0則PWM=I ；F為頻率為f的三角波，f > O。有益效果本發(fā)明提出的一種150°導(dǎo)通模式驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的方法，在150°導(dǎo)通模式下，一個(gè)換相過(guò)程中，非換相電流的變換趨勢(shì)為絕對(duì)值先增大后減小，換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)先升后降。與采用120°導(dǎo)通模式驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)在換相過(guò)程中持續(xù)上升或下降相比，在150°導(dǎo)通模式下，電機(jī)的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)在功率管導(dǎo)通30°的時(shí)間內(nèi)處于上升階段，在關(guān)斷功率管開(kāi)始關(guān)斷時(shí)起處于下降階段，在電機(jī)高速運(yùn)行階段，此過(guò)程換相轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)減小為一個(gè)可觀數(shù)值。本發(fā)明提出的方法，在150°導(dǎo)通模式可對(duì)電機(jī)高速狀態(tài)下，由電感等因素造成電流為非理想方波的情況進(jìn)行補(bǔ)償，從而達(dá)到減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的。


圖I :無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)；(a)電機(jī)磁極及繞組位置；(b)電機(jī)霍爾傳感器位置；圖2 :二相無(wú)刷直流電機(jī)等效電路圖；圖3 :150°導(dǎo)通模式換相原理圖；圖4 :120°導(dǎo)通模式下電磁轉(zhuǎn)矩(T=2N m);圖5 :150°導(dǎo)通模式下電磁轉(zhuǎn)矩(T=2N m)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述某三相永磁無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)指標(biāo)額定功率P=L 5kff,額定轉(zhuǎn)矩T=2N m,極對(duì)數(shù)P=Io三相無(wú)刷直流電機(jī)等效電路圖參見(jiàn)圖2。等效電路圖包括控制器逆變電路功率橋和無(wú)刷直流電機(jī)本體兩部分?？刂破髂孀冸娐饭β蕵蛴闪鶄€(gè)功率管(Tl T6)和六個(gè)續(xù)流二極管(Dl D6)組成，其中T1、T4組成的橋臂與電機(jī)A相繞組相連，T3、T6組成的橋臂與電機(jī)B相繞組相連，T5、T2組成的橋臂與電機(jī)C相繞組相連。無(wú)刷直流電機(jī)本體如圖1，六個(gè)霍爾傳感器如圖I (b)所示，Hl與H2，H3與H4，H5與H6之間差30° ;H2與H3，H4與H5，H6與Hl之間差90°。其實(shí)施過(guò)程如下給定周期信號(hào)F為頻率為f的三角波，f = IOkHZI)當(dāng)轉(zhuǎn)子位置如圖I所示，電機(jī)霍爾位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，IHalll |=0，Hall2|=3. 3, Hall3|=3. 3, Hall4|=3. 3, Hall5|=0, Hall6 | =0，此時(shí) 6 路電機(jī)磁極信號(hào)Hl=O, H2=l, H3=l, H4=l, H5=0, H6=0。對(duì) 6 路電機(jī)磁極信號(hào) HI, H2，H3，H4，H5，H6 進(jìn)行邏輯變換，得到 6 路控制信-'')0 = /-/4.771 = I ,Qi = //5.771 = 0,03 = = o m = Hblu=o，= //2*7/5 = I ,06 = //3.7/6 = I :2)根據(jù)設(shè)定的速度參考值和電機(jī)控制器輸出的速度反饋值《進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，得到參考斬波幅值，L=Kp e^+Ki / eudt，電機(jī)未啟動(dòng)，co =0，其中
權(quán)利要求
1.一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)150°導(dǎo)通模式的驅(qū)動(dòng)方法,其特征在于對(duì)電機(jī)磁極信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，再與PWM斬波信號(hào)相與，得到驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)上下管調(diào)制信號(hào)，依次含有以下步驟 步驟I :對(duì)6路電機(jī)磁極信號(hào)Hl，H2，H3，H4，H5，H6進(jìn)行邏輯變換，得到6路控制信號(hào)0= //4.771,02 = //5-7/2 ,Qi 二 //6.7/3 ,04 = H\^HA ,Q5 = //2.7/5 ,06 = //3*776 ； 步驟2 :控制信號(hào)與PWM斬波信號(hào)相與，得到三相逆變橋所需的調(diào)制信號(hào)Tl=Ql PWM,T3=Q3 PWM, T5=Q5 PWM, T2=Q2，T4=Q4，T6=Q6 ;其中T1, T3, T5 為上管調(diào)制信號(hào)，T2, T4,T6為下管調(diào)制信號(hào)，PWM為斬波信號(hào)； 步驟3 :將三相逆變橋的調(diào)制信號(hào)輸入至永磁無(wú)刷直流電機(jī)三相逆變橋，以驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)150°導(dǎo)通模式的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于 所述的步驟I中6路電機(jī)磁極信號(hào)的獲得是以電機(jī)霍爾位置傳感器檢測(cè)得到轉(zhuǎn)子位置信號(hào)=Halll, Hall2, Hall3, Hall4, Hal 15 Hal 16 ;當(dāng) 0 彡 Hall ^ 0. 8 輸出對(duì)應(yīng)電機(jī)磁極信號(hào)為低電平0, 2. 4 < Hall < 3. 3輸出對(duì)應(yīng)電機(jī)磁極信號(hào)為高電平I ;所述|Hall為轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁無(wú)刷直流電機(jī)150°導(dǎo)通模式的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于 所述的步驟2中PWM斬波信號(hào)由如下步驟得到 步驟(I):根據(jù)設(shè)定的速度參考值和電機(jī)控制器輸出的速度反饋值《進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，得到參考斬波幅值，L=Kp e^+Ki / eudt, Kp為比例增益，Kp>0, Ki為積分增益KiX),其中= ;所述電機(jī)控制器輸出的速度反饋值 =4，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)，t>0 4為電機(jī)磁
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁無(wú)刷直流電機(jī)150°導(dǎo)通模式的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于對(duì)電機(jī)磁極信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，再與PWM斬波信號(hào)相與，得到驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)上下管調(diào)制信號(hào)。本發(fā)明提出的一種150°導(dǎo)通模式驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)的方法，在150°導(dǎo)通模式下，一個(gè)換相過(guò)程中，非換相電流的變換趨勢(shì)為絕對(duì)值先增大后減小，換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)先升后降。與采用120°導(dǎo)通模式驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)在換相過(guò)程中持續(xù)上升或下降相比，在150°導(dǎo)通模式下，電機(jī)的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)在功率管導(dǎo)通30°的時(shí)間內(nèi)處于上升階段，在關(guān)斷功率管開(kāi)始關(guān)斷時(shí)起處于下降階段，在電機(jī)高速運(yùn)行階段，此過(guò)程換相轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)減小為一個(gè)可觀數(shù)值。
文檔編號(hào)H02P7/28GK102655388SQ201210152640
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者張振華, 張 浩, 王蒙, 竇滿峰, 郝曉宇 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)