本發(fā)明涉及無刷直流電機(jī)的控制領(lǐng)域，具體涉及一種無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)無刷直流電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)60°電角度，逆變電路上開關(guān)管的通斷就會改變一次，開關(guān)管的交替通斷使定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子才能旋轉(zhuǎn)。對于整個(gè)無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，開關(guān)管是一個(gè)重要元件。

但是，使用開關(guān)管也會帶來一些問題：開關(guān)管并不是一個(gè)理想開關(guān)，它本身還存在開關(guān)損耗、導(dǎo)通損耗等各種熱損耗，各類熱損耗與開關(guān)管的具體使用環(huán)境有關(guān)，無刷直流電機(jī)開關(guān)管的熱損耗主要是開關(guān)損耗，對于大功率開關(guān)管，單管熱損耗可達(dá)上百瓦，有時(shí)需要風(fēng)扇進(jìn)行主動(dòng)散熱，熱損耗降低了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的整體效率；開關(guān)管的開通和關(guān)斷過程對溫度比較敏感，溫度過高會影響逆變電路的穩(wěn)定性，散熱不良時(shí)還會燒毀開關(guān)管，在實(shí)際使用中，開關(guān)管損壞的一個(gè)重要原因就是高溫導(dǎo)致燒毀；開關(guān)管的壽命即它的開關(guān)總次數(shù)是有限的，需要定期更換。以上問題是由開關(guān)管的開關(guān)特性導(dǎo)致的，當(dāng)無刷直流電機(jī)帶某些特定類型的負(fù)載時(shí)，并不需要轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)60°電角度就通斷一次開關(guān)管。因此，可以通過改進(jìn)無刷直流電機(jī)的控制方法，降低上述問題造成的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)及控制方法，當(dāng)無刷直流電機(jī)所帶負(fù)載是對轉(zhuǎn)速控制精度要求不高的負(fù)載或高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，該控制系統(tǒng)及控制方法能夠減少三相逆變電路上開關(guān)管的開關(guān)次數(shù)，達(dá)到延長開關(guān)管壽命、降低開關(guān)管發(fā)熱損耗、提高控制系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性的目的。

本發(fā)明的無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案在于：包括無刷直流電機(jī)、轉(zhuǎn)子位置傳感器、數(shù)字信號處理器及三相逆變電路，所述數(shù)字信號處理器通過轉(zhuǎn)子位置傳感器連接無刷直流電機(jī)，所述三相逆變電路的輸入端連接數(shù)字信號處理器、三相逆變電路的輸出端連接無刷直流電機(jī)。

進(jìn)一步地，所述數(shù)字信號處理器通過驅(qū)動(dòng)電路連接三相逆變電路的輸入端。

進(jìn)一步地，所述三相逆變電路與無刷直流電機(jī)之間的連接線通過電流檢測電路連接數(shù)字信號處理器。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器為霍爾位置傳感器。

進(jìn)一步地，所述三相逆變電路的六個(gè)開關(guān)管采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。

本發(fā)明的無刷直流電機(jī)的控制方法，為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案在于包括以下步驟：

S1，根據(jù)需要設(shè)定一個(gè)轉(zhuǎn)速誤差值，即電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值；

S2，電機(jī)起動(dòng)后，對轉(zhuǎn)子定位以獲取無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置，同時(shí)通過數(shù)字信號處理器計(jì)算電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；

S3，根據(jù)給定轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速計(jì)算當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差并判斷其是否大于設(shè)定值，

若判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差大于設(shè)定值，電機(jī)開始換相直到達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速；若判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差小于設(shè)定值，則關(guān)斷三相逆變電路上的所有開關(guān)管，等待下一個(gè)轉(zhuǎn)子位置，直到當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差大于設(shè)定值。

進(jìn)一步地，在步驟S2中，通過霍爾位置傳感器獲取無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置。

進(jìn)一步地，在步驟S2中，無刷直流電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速由數(shù)字信號處理器根據(jù)相鄰兩次轉(zhuǎn)子位置信號的時(shí)間間隔和電機(jī)的極對數(shù)計(jì)算獲得，計(jì)算公式為：

其中，T為無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60°電角度的時(shí)間，p為電機(jī)極對數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的控制方法涉及的無刷直流電機(jī)所帶負(fù)載為高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩負(fù)載或?qū)D(zhuǎn)速控制精度要求不高的負(fù)載。本發(fā)明的控制方法，首先根據(jù)需要設(shè)定一個(gè)轉(zhuǎn)速誤差值，電機(jī)起動(dòng)后，安裝在定子上的霍爾位置傳感器獲取無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置，同時(shí)數(shù)字信號處理器計(jì)算電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)給定轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速計(jì)算當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差并判斷其是否大于設(shè)定值，若判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差大于設(shè)定值，電機(jī)開始換相直到達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，若判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差小于設(shè)定值，則關(guān)斷三相逆變電路上的所有開關(guān)管，等待下一個(gè)轉(zhuǎn)子位置，直到當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差大于設(shè)定值，電機(jī)開始換相，在此期間，即使轉(zhuǎn)速誤差小于設(shè)定值，也不會關(guān)斷開關(guān)管，電機(jī)會連續(xù)換相直到轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，如此反復(fù)循環(huán)，控制電機(jī)運(yùn)行，從而通過減少逆變電路上開關(guān)管開關(guān)次數(shù)的方法延長了開關(guān)管的使用壽命，并且降低了開關(guān)管的熱損耗，提高了控制系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性；若開關(guān)管的散熱系統(tǒng)發(fā)生故障(例如熱敏電阻失效)，還能夠降低開關(guān)管被燒毀的概率。本控制方法不影響電機(jī)的輸出效果或達(dá)到相同輸出效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的控制方法的流程圖；

圖3為PWM波的占空比為0.75時(shí)，IGBT和定子繞組的導(dǎo)通順序圖；

圖4為設(shè)電機(jī)開始穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后AB相首先導(dǎo)通時(shí)，IGBT和定子繞組的導(dǎo)通順序圖；

圖5是本發(fā)明的控制過程圖。

具體實(shí)施方式

參照圖1，該無刷直流電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括無刷直流電機(jī)1、轉(zhuǎn)子位置傳感器2、數(shù)字信號處理器3及三相逆變電路4，所述數(shù)字信號處理器3通過轉(zhuǎn)子位置傳感器2連接無刷直流電機(jī)1，所述三相逆變電路4的輸入端連接數(shù)字信號處理器3、三相逆變電路4的輸出端連接無刷直流電機(jī)1。所述數(shù)字信號處理器3通過驅(qū)動(dòng)電路5連接三相逆變電路4的輸入端。所述三相逆變電路4與無刷直流電機(jī)1之間的連接線通過電流檢測電路6連接數(shù)字信號處理器3。

所述轉(zhuǎn)子位置傳感器2為霍爾位置傳感器；所述三相逆變電路4的六個(gè)開關(guān)管采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)；所述數(shù)字信號處理器(DSP)的型號為TMS320F2812，控制程序采用速度環(huán)和電流環(huán)相結(jié)合的雙閉環(huán)控制，閉環(huán)反饋量包括電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置、定子相電流以及當(dāng)前轉(zhuǎn)速。

參照圖2，本發(fā)明的無刷直流電機(jī)的控制方法，包括以下步驟：

S1，根據(jù)需要設(shè)定一個(gè)轉(zhuǎn)速誤差值，即電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值；

S2，電機(jī)起動(dòng)后，對轉(zhuǎn)子定位以獲取無刷直流電機(jī)1的轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置，同時(shí)通過數(shù)字信號處理器3計(jì)算電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；

S3，根據(jù)給定轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速計(jì)算當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差并判斷其是否大于設(shè)定值，

若判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差大于設(shè)定值，電機(jī)開始換相直到達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速；若判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差小于設(shè)定值，則關(guān)斷三相逆變電路4上的所有開關(guān)管，等待下一個(gè)轉(zhuǎn)子位置，直到當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差大于設(shè)定值。

在步驟S2中，通過霍爾位置傳感器獲取無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置。

在步驟S2中，無刷直流電機(jī)1的當(dāng)前轉(zhuǎn)速由數(shù)字信號處理器3根據(jù)相鄰兩次轉(zhuǎn)子位置信號的時(shí)間間隔和電機(jī)的極對數(shù)計(jì)算獲得，計(jì)算公式為：

其中，T為無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60°電角度的時(shí)間，p為電機(jī)極對數(shù)。

以下對采用傳統(tǒng)控制方法和采用本發(fā)明的控制方法作對比說明：

傳統(tǒng)控制方法采用三相六狀態(tài)全橋控制，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)60°電角度定子繞組換相一次，其中空間機(jī)械角度與電角度的關(guān)系為：Ω＝ω×p，式中p為電機(jī)的極對數(shù)，假設(shè)電機(jī)起動(dòng)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后不改變負(fù)載、不進(jìn)行調(diào)速，電機(jī)保持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

設(shè)無刷直流電機(jī)定子電樞繞組的平均電壓為：

式中：t₁為IGBT的導(dǎo)通時(shí)間；

t₂為IGBT的關(guān)斷時(shí)間；

T為IGBT的開關(guān)周期，T＝t₁+t₂；

U_d為直流母線電壓；

α為PWM波的占空比，

無刷直流電機(jī)本體的輸入功率為：P₁＝U_aI_a＝αU_dI_a，式中I_a為定子電樞繞組的平均相電流。無刷直流電機(jī)是當(dāng)今效率最高的電機(jī)之一，忽略電機(jī)本體的損耗(本控制方法不會額外增加電機(jī)本體損耗)，則對于電機(jī)輸出功率P₂，有P₂≈P₁，即P₂＝U_aI_a＝αU_dI_a。

采用本發(fā)明的控制方法時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子平均每旋轉(zhuǎn)(60×m)°(其中m>1)電角度，逆變電路上IGBT的通斷改變一次，若占空比仍然為α，則換相次數(shù)即定子繞組的通斷次數(shù)變?yōu)樵瓉淼亩ㄗ悠骄嚯娏髯優(yōu)殡姍C(jī)輸出功率為

為了不改變電機(jī)的輸出功率即負(fù)載獲得的機(jī)械能，需要延長IGBT的導(dǎo)通時(shí)間t₁，設(shè)平均導(dǎo)通時(shí)間延長m倍，m既是IGBT平均導(dǎo)通時(shí)間延長的倍數(shù)也是平均換相占空比提高的倍數(shù)，則PWM波的平均換相占空比變?yōu)槠渲衅骄鶕Q相占空比是指：若要關(guān)斷IGBT，則需要PWM波在開關(guān)周期恒為零，除去這些恒為零的開關(guān)周期，取其它具有實(shí)際換相作用的開關(guān)周期，這些開關(guān)周期的占空比稱為換相占空比，若干個(gè)開關(guān)周期的換相占空比取平均值，則為平均換相占空比，為方便敘述，以下將平均換相占空比倍數(shù)m簡稱為占空比倍數(shù)m。傳統(tǒng)控制由于換相均勻，PWM波占空比不變，平均換相占空比就是占空比。平均換相電壓同理。

此時(shí)平均換相電壓為：

式中：t₁′為采用本控制方法時(shí)IGBT的平均導(dǎo)通時(shí)間；

t₂′為采用本控制方法時(shí)IGBT的平均關(guān)斷時(shí)間；

α′為采用本控制方法時(shí)PWM波的占空比，

此過程提高的只是平均換相占空比，平均占空比不會變化，平均電壓也不變(即此過程不屬于調(diào)壓調(diào)速)，所以平均相電流保持不變，同樣忽略電機(jī)本體的損耗，此時(shí)電機(jī)輸出功率為：

m的大小與負(fù)載和所設(shè)定的轉(zhuǎn)速誤差值有關(guān)，不同的負(fù)載和轉(zhuǎn)速誤差設(shè)定值會有不同的m值，電機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，DSP并不會計(jì)算m值，程序中也不出現(xiàn)此變量，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降使轉(zhuǎn)速誤差大于設(shè)定值后，DSP輸出PWM波的平均換相占空比會大于采用傳統(tǒng)控制方式時(shí)PWM波的占空比。電機(jī)保持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，由于傳統(tǒng)控制方法換相均勻，其PWM波的占空比會保持不變；當(dāng)采用本發(fā)明的控制方法時(shí)，由于換相不均勻，PWM波的占空比呈非均勻變化，但是若按照平均換相電角度計(jì)算，PWM波占空比倍數(shù)的平均值是固定的，其值為m。這樣便通過提高PWM波平均換相占空比的方式彌補(bǔ)了換相次數(shù)減少導(dǎo)致的電機(jī)輸出功率虧損。另外，由于IGBT平均導(dǎo)通時(shí)間不變，故不會增加IGBT的導(dǎo)通損耗。

采用傳統(tǒng)控制方法控制電機(jī)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)60°電角度定子繞組換相一次，若采用本發(fā)明的控制方法，電機(jī)轉(zhuǎn)子平均每旋轉(zhuǎn)ω°電角度換相一次，可使開關(guān)管開關(guān)次數(shù)減少平均換相占空比提高m倍，平均占空比不變，其中不同的平均旋轉(zhuǎn)電角度ω都會有占空比調(diào)節(jié)的上限，上限值為若采用傳統(tǒng)控制時(shí)的占空比已經(jīng)大于上限值，則無法使用本控制方法，電機(jī)將按照傳統(tǒng)控制方式運(yùn)行，否則電機(jī)會最終停轉(zhuǎn)。例如每360°電角度換相4次，則相當(dāng)于轉(zhuǎn)子平均每轉(zhuǎn)過90°電角度換相一次，開關(guān)管開關(guān)次數(shù)減少了換相占空比提高1.5倍；每360°電角度換相3次，則轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過120°電角度換相一次，開關(guān)管開關(guān)次數(shù)減少了一半，換相占空比提高2倍；每720°電角度換相7次，則相當(dāng)于轉(zhuǎn)子平均每轉(zhuǎn)過102.86°電角度換相一次，開關(guān)管開關(guān)次數(shù)減少了換相占空比提高1.7倍。電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)不一定始終保持穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，由于負(fù)載的變化以及對電機(jī)調(diào)速作用，平均電角度ω、IGBT減少的開關(guān)次數(shù)、PWM波占空比倍數(shù)m、占空比調(diào)節(jié)上限都會不斷變化，也可能出現(xiàn)電機(jī)在本控制方法與傳統(tǒng)控制方法之間不斷切換的情況，IGBT減少的熱損耗以及延長的壽命時(shí)間也會有所不同。

上述平均電角度、平均占空比分別是指：

平均電角度：實(shí)際的無刷直流電機(jī)位置傳感器一定是按照60°電角度間隔安裝，定子繞組也一定是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過60°電角度的正整數(shù)倍才進(jìn)行換相，實(shí)際運(yùn)行時(shí)不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°、102.86°等電角度進(jìn)行換相的情況。但是會出現(xiàn)以下情況：定子繞組在轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)過的兩個(gè)60°電角度都換相，在轉(zhuǎn)過第三個(gè)60°電角度后不換相，即每連續(xù)兩次換相后就停止換相一次，此時(shí)就相當(dāng)于轉(zhuǎn)子平均每轉(zhuǎn)過90°電角度換相一次。

平均占空比：仍然以ω＝90°為例，若采用傳統(tǒng)控制方式，設(shè)其運(yùn)行時(shí)的占空比為0.5，IGBT在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間占50％，3個(gè)開關(guān)周期完全相同；若采用本發(fā)明的控制方法，3個(gè)開關(guān)周期變成2個(gè)，前兩個(gè)開關(guān)周期內(nèi)均有開關(guān)管導(dǎo)通使電機(jī)換相，其值為0.75，第三個(gè)開關(guān)周期由于不需要導(dǎo)通IGBT，PWM波占空比恒為零，平均到3個(gè)開關(guān)周期中得到平均占空比，其值為0.5，與傳統(tǒng)控制方式的占空比相同，保證電機(jī)輸出功率不變，同時(shí)IGBT的開關(guān)次數(shù)由3次減少為2次。

對于對轉(zhuǎn)速控制精度要求不高的負(fù)載，例如水泵、風(fēng)機(jī)等，只要保證單位時(shí)間內(nèi)輸出足夠的水流量或風(fēng)量即可，這就要求電機(jī)的輸出功率能夠滿足負(fù)載所需要的機(jī)械能。這類負(fù)載需要無刷直流電機(jī)良好的調(diào)速性能，但不需要很高的轉(zhuǎn)速控制精度和很小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，對此類負(fù)載采用本發(fā)明的控制方法不會影響電機(jī)的輸出效果，并且能夠減少開關(guān)管的發(fā)熱損耗，增加逆變器的使用壽命，若開關(guān)管的散熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障，當(dāng)采用本發(fā)明的控制方法時(shí)，由于開關(guān)管發(fā)熱減少，所以降低了其被立刻燒毀的概率，相關(guān)人員可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并關(guān)閉控制系統(tǒng)。

對高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速很高、負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)60°電角度后的轉(zhuǎn)速下降很小。若采用傳統(tǒng)控制方式，轉(zhuǎn)速誤差仍會使DSP輸出占空比非常小的PWM波，盡管它幾乎不產(chǎn)生功率，電機(jī)基本沒有額外的功耗，但這需要通斷一次開關(guān)管。若采用本發(fā)明的控制方法，設(shè)定一個(gè)很小的轉(zhuǎn)速誤差仍然可以達(dá)到很高甚至原本的控制精度，而非只要有轉(zhuǎn)速誤差就通斷開關(guān)管。如果設(shè)定的轉(zhuǎn)速誤差稍大一些，控制方法則與對轉(zhuǎn)速精度要求不高的負(fù)載類似，通過增加PWM波換相占空比的方式保持電機(jī)輸出功率不變。此類負(fù)載的PWM占空比比較小，如果設(shè)定稍大一些的轉(zhuǎn)速誤差，可以大大降低開關(guān)管的發(fā)熱損耗，這是由此類負(fù)載的性質(zhì)決定的，不過轉(zhuǎn)速誤差還是應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要而定。

采用本發(fā)明的控制方法的電機(jī)所帶負(fù)載并不限于上述兩種類型負(fù)載，由于轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)60°電角度就立即計(jì)算轉(zhuǎn)速誤差，若轉(zhuǎn)速誤差始終大于設(shè)定值，則本發(fā)明的控制方法就變?yōu)閭鹘y(tǒng)控制方法，即使DSP中的程序?yàn)楸究刂品椒?，電機(jī)仍然可以帶任何類型的負(fù)載，但此時(shí)不再具有本發(fā)明的控制方法的有益效果。

下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的控制方法做進(jìn)一步說明，本事例中電機(jī)起動(dòng)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后不進(jìn)行調(diào)速也不改變負(fù)載和其它參數(shù)，保持電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

無刷直流電機(jī)所帶負(fù)載是一個(gè)中型風(fēng)機(jī)，采用傳統(tǒng)控制方法時(shí)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)60°電角度定子繞組換相一次，設(shè)PWM波的占空比為0.75，IGBT和定子繞組的導(dǎo)通順序如圖3所示。

現(xiàn)采用本發(fā)明的控制方法控制上述無刷直流電機(jī)，首先設(shè)定一個(gè)較小的轉(zhuǎn)速誤差使轉(zhuǎn)子平均旋轉(zhuǎn)電角度ω＝67.5°，即電機(jī)轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)1080°電角度換相16次，此時(shí)換相次數(shù)即每相定子繞組的導(dǎo)通次數(shù)減少占空比倍數(shù)PWM波平均換相占空比由0.75提高到0.844(平均換相占空比上限為0.889)，電機(jī)的輸出功率不變。設(shè)電機(jī)開始穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后AB相首先導(dǎo)通，則IGBT和定子繞組的導(dǎo)通順序如圖4所示。

IGBT和定子繞組循環(huán)導(dǎo)通過程分析：轉(zhuǎn)速誤差超過設(shè)定值后，AB相導(dǎo)通，電機(jī)加速以減小轉(zhuǎn)速誤差，在隨后轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)過的480°電角度內(nèi)，電機(jī)始終沒有達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，電機(jī)定子繞組與傳統(tǒng)控制方法一樣連續(xù)換相8次，下一個(gè)正常換相位置對應(yīng)BC相，需要導(dǎo)通的IGBT為T2、T3，但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60°電角度到達(dá)BC相的換相位置時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，此時(shí)關(guān)斷T2、T3，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)60°電角度，到達(dá)BA相的換相位置，此時(shí)轉(zhuǎn)速誤差超過設(shè)定值，需要導(dǎo)通BA相，之后上述過程相同，在連續(xù)換相8次后停止換相1次，如此反復(fù)循環(huán)。在此過程中，PWM波的換相占空比是非均勻變化的，它將隨轉(zhuǎn)速誤差的減小而減小，直至達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，下一個(gè)轉(zhuǎn)子位置的轉(zhuǎn)速誤差小于設(shè)定值，換相占空比變?yōu)榱悴⑼Ｖ箵Q相，但整個(gè)開關(guān)周期內(nèi)PWM波的平均換相占空比為定值0.844，平均占空比為0.75。

上述換相位置是指：當(dāng)電機(jī)制造完成后，只要它與控制板的接線固定，轉(zhuǎn)子位置與對應(yīng)導(dǎo)通相和開關(guān)管的關(guān)系就是確定的，轉(zhuǎn)子位置在DSP中表現(xiàn)為霍爾位置信號，它是六個(gè)三位的二進(jìn)制數(shù)，與六個(gè)轉(zhuǎn)子位置一一對應(yīng)。

本實(shí)施例無刷直流電機(jī)所帶中型風(fēng)機(jī)負(fù)載屬于對轉(zhuǎn)速控制精度要求不高的負(fù)載，但由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩比較大且設(shè)定轉(zhuǎn)速誤差較小，所以平均旋轉(zhuǎn)電角度67.5°非常接近傳統(tǒng)控制方法的60°電角度，PWM波占空比的提高比較有限，占空比倍數(shù)只有1.125，IGBT的通斷次數(shù)為原來的88.89％，此時(shí)減少的IGBT熱損耗和延長的壽命時(shí)間也比較有限。負(fù)載的轉(zhuǎn)速下降越大、設(shè)定的轉(zhuǎn)速誤差越小，轉(zhuǎn)子平均旋轉(zhuǎn)電角度就越接近60°，本控制方法的有益效果就越不明顯，反之，負(fù)載的轉(zhuǎn)速下降越小、設(shè)定的轉(zhuǎn)速誤差越大，轉(zhuǎn)子平均旋轉(zhuǎn)電角度就越大，本控制方法的有益效果越能得到體現(xiàn)。

參見圖5，本發(fā)明的控制過程如下：

首先設(shè)定轉(zhuǎn)速誤差值；電機(jī)起動(dòng)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速(起動(dòng)過程必定是按照傳統(tǒng)控制方法控制的)，轉(zhuǎn)子在當(dāng)前位置的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)過60°電角度后，霍爾位置傳感器獲取無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，通過DSP計(jì)算電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速誤差，判斷轉(zhuǎn)速誤差是否大于設(shè)定值，若轉(zhuǎn)速誤差大于設(shè)定值，電機(jī)開始換相直到達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速；若判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速誤差小于設(shè)定值，關(guān)斷所有IGBT，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過60°電角度的或60°電角度的正整數(shù)倍后，轉(zhuǎn)速誤差超過設(shè)定值，輸出占空比調(diào)整后的PWM波，使電機(jī)換相。在此期間，即使轉(zhuǎn)速誤差已經(jīng)小于設(shè)定值，電機(jī)仍會不斷換相直到轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值。如此反復(fù)循環(huán)，控制電機(jī)運(yùn)行。在此過程中，隨著負(fù)載的變化以及對電機(jī)的調(diào)速作用(相當(dāng)于改變設(shè)定轉(zhuǎn)速)，占空比倍數(shù)m也會不斷改變。在此期間，如果m值超過占空比可調(diào)上限，將切換為傳統(tǒng)控制方法，保證電機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。