一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置及抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置，包括電壓型逆變器、控制器和電流采集模塊，其中，所述電壓型逆變器的輸出端分別對應(yīng)連接無刷直流電機的三相繞組，所述電流采集模塊的輸入端連接無刷直流電機的三相繞組，用于采集流經(jīng)三相繞組的電流，并將采集的電流送入控制器；所述控制器的輸入端還連接無刷直流電機的霍爾信號輸出端，且所述控制器的輸出端分別連接電壓型逆變器，通過對電壓型逆變器的控制實現(xiàn)對無刷直流電機各相是否導(dǎo)通的控制。此裝置可通過維持電流不變的方式抑制轉(zhuǎn)矩脈動。本發(fā)明還公開一種基于無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置的抑制方法。
【專利說明】一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置及抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于維持電流不變的無刷直流電機低速 轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置及抑制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 無刷直流電機具有體積小、性能好、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點，然而 無刷直流電機換相時產(chǎn)生的換相轉(zhuǎn)矩脈動，可引起電機抖動、噪聲，限制了該類電機的應(yīng)用 范圍。以無刷直流電機二二導(dǎo)通、三相六狀態(tài)為例，低速運轉(zhuǎn)的無刷直流電機在換相的時 候，不變相的電流會有所變化，這就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩脈動，歸其原因是導(dǎo)通相的電流變化太快， 所以減緩導(dǎo)通相電流變化，使不變相的電流趨于不變能起到抑制轉(zhuǎn)矩脈動的作用。本案正 是基于這種思路而形成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的，在于提供一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置及抑制方 法，其可通過維持電流不變的方式抑制轉(zhuǎn)矩脈動。
[0004] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0005] -種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置，包括電壓型逆變器、控制器和電流 采集模塊，其中，所述電壓型逆變器的輸出端分別對應(yīng)連接無刷直流電機的三相繞組，所述 電流采集模塊的輸入端連接無刷直流電機的三相繞組，用于采集流經(jīng)三相繞組的電流，并 將采集的電流送入控制器；所述控制器的輸入端還連接無刷直流電機的霍爾信號輸出端， 且所述控制器的輸出端分別連接電壓型逆變器，通過對電壓型逆變器的控制實現(xiàn)對無刷直 流電機各相是否導(dǎo)通的控制。
[0006] 上述電壓型逆變器包括直流電壓源和三相橋式逆變器，三相橋式逆變器由6個功 率管M0S1-M0S6兩兩一組先串聯(lián)再并聯(lián)形成，所述直流電壓源連接三相橋式逆變器的輸入 端，而三相橋式逆變器的三個輸出端作為電壓型逆變器的輸出端，分別對應(yīng)連接無刷直流 電機的三相繞組。
[0007] 上述電壓型逆變器還包括三個電容器，三個電容器的一端分別與三相橋式逆變器 的三個輸出端對應(yīng)連接，三個電容器的另一端連接于一點。
[0008] -種基于如前所述的無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置的抑制方法，包括如 下步驟：
[0009] (1)控制器采集無刷直流電機的霍爾信號，并根據(jù)采集到的霍爾信號計算得到無 刷直流電機在換相時的導(dǎo)通相X和不變相Y ;
[0010] (2)電流采集模塊分別采集不變相Y在換相時的電流Iy和穩(wěn)定時的電流I yl ;
[0011] (3)控制器對前述電流1^1#進(jìn)行判斷，若換相時Ily-IylI >a，則控制導(dǎo)通相X關(guān) 斷，返回步驟（2);若Ily-IylI < a，則控制換相時新的導(dǎo)通相X導(dǎo)通，進(jìn)入步驟（4);其中，a 表示不變相Y穩(wěn)定時的電流Iyl的百分之一；
[0012] (4)繼續(xù)判斷Iy是否趨于穩(wěn)定，若不穩(wěn)定則返回步驟（2)，穩(wěn)定則結(jié)束。
[0013] 上述步驟（4)中，若Iy的變動幅度在1%內(nèi)，判斷其趨于穩(wěn)定。
[0014] 采用上述方案后，本發(fā)明通過減緩換相時導(dǎo)通相的電流上升速度來使不變相電流 趨于不變，從而達(dá)到抑制轉(zhuǎn)矩脈動的作用，結(jié)構(gòu)簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明抑制裝置的整體架構(gòu)圖；
[0016] 圖2是無刷直流電機各相繞組的感應(yīng)電勢和輸入電流圖；
[0017] 其中，（a)、（b)、（c)分別表示A、B、C三相繞組的感應(yīng)電勢，（d)、（e)、（f)分別表 示A、B、C三相繞組的輸入電流；
[0018] 圖3是本發(fā)明抑制方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0019] 以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置，用于對圖1 中的無刷直流電機進(jìn)行控制，所述抑制裝置包括電壓型逆變器、控制器和電流采集模塊，其 中，電壓型逆變器包括直流電壓源、三相橋式逆變器和三個電容器，三相橋式逆變器由6個 功率管M0S1-M0S6兩兩一組先串聯(lián)再并聯(lián)形成，所述直流電壓源連接三相橋式逆變器的輸 入端，而三個電容器的一端分別與三相橋式逆變器的三個輸出端對應(yīng)連接，三個電容器的 另一端連接于一點，且三相橋式逆變器的三個輸出端作為電壓型逆變器的輸出端；所述電 壓型逆變器的輸出端分別對應(yīng)連接無刷直流電機的三相繞組（也即三個電容器并聯(lián)在三 相繞組兩端，用于吸收換流時負(fù)載電感中存儲的能量）；所述電流采集模塊的輸入端連接 無刷直流電機的三相繞組，用于采集流經(jīng)三相繞組的電流，并將采集的電流送入控制器；所 述控制器（本實施例采用單片機）的輸入端還連接無刷直流電機的霍爾信號輸出端，且所 述控制器的輸出端分別連接電壓型逆變器中的6個功率管的控制端，用于控制各功率管的 開通與關(guān)閉。
[0021] 如圖2所示，是無刷直流電機各相繞組的感應(yīng)電勢和輸入電流圖，三相反電動勢 為梯形波，梯形波平頂寬度為120°電角，三相對稱，控制電流為理想方波，與梯形波反電動 勢平頂?shù)葘?，電流與反電動勢同正負(fù)，在某一運行狀態(tài)里，電磁轉(zhuǎn)矩正比于各相感應(yīng)電動勢 和輸入電流乘積之和。
[0022] 配合圖3所示，本發(fā)明還提供一種基于前述無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝 置的抑制方法，包括如下步驟：
[0023] (1)控制器采集無刷直流電機的霍爾信號，并根據(jù)采集到的霍爾信號計算得到無 刷直流電機在換相時的導(dǎo)通相X和不變相Y ;其中，X、Y均指代三相繞組A、B、C，且存在如 表1所示的對應(yīng)狀態(tài)；
[0024] 表 1
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置，其特征在于：包括電壓型逆變器、控 制器和電流采集模塊，其中，所述電壓型逆變器的輸出端分別對應(yīng)連接無刷直流電機的三 相繞組，所述電流采集模塊的輸入端連接無刷直流電機的三相繞組，用于采集流經(jīng)三相繞 組的電流，并將采集的電流送入控制器；所述控制器的輸入端還連接無刷直流電機的霍爾 信號輸出端，且所述控制器的輸出端分別連接電壓型逆變器，通過對電壓型逆變器的控制 實現(xiàn)對無刷直流電機各相是否導(dǎo)通的控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置，其特征在于：所述電壓型逆變器包括直流電壓源和三相橋式逆變器，三相橋式逆變器由6個功率管 M0S1-M0S6兩兩一組先串聯(lián)再并聯(lián)形成，所述直流電壓源連接三相橋式逆變器的輸入端，而 三相橋式逆變器的三個輸出端作為電壓型逆變器的輸出端，分別對應(yīng)連接無刷直流電機的 三相繞組。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置，其特征在于：所 述電壓型逆變器還包括三個電容器，三個電容器的一端分別與三相橋式逆變器的三個輸出 端對應(yīng)連接，三個電容器的另一端連接于一點。
4. 一種基于如權(quán)利要求1所述的無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制裝置的抑制方法， 其特征在于：包括如下步驟： (1) 控制器采集無刷直流電機的霍爾信號，并根據(jù)采集到的霍爾信號計算得到無刷直 流電機在換相時的導(dǎo)通相X和不變相Y ; (2) 電流采集模塊分別采集不變相Y在換相時的電流Iy和穩(wěn)定時的電流Iyl ; (3) 控制器對前述電流17、171進(jìn)行判斷，若換相時|ly-Iyl| >a，則控制導(dǎo)通相X關(guān)斷， 返回步驟（2);若|ly_Iyl| <a，則控制換相時新的導(dǎo)通相X導(dǎo)通，進(jìn)入步驟（4);其中，a表 示不變相Y穩(wěn)定時的電流Iyl的百分之一； (4) 繼續(xù)判斷Iy是否趨于穩(wěn)定，若不穩(wěn)定則返回步驟（2)，穩(wěn)定則結(jié)束。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種無刷直流電機低速轉(zhuǎn)矩脈動的抑制方法，其特征在于：所 述步驟（4)中，若Iy的變動幅度在1%內(nèi)，判斷其趨于穩(wěn)定。
【文檔編號】H02P6/10GK104393800SQ201410679436
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】魏海峰, 張懿 申請人:江蘇科技大學(xué)