本發(fā)明涉及電力傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁無(wú)刷電機(jī)控制方法。

背景技術(shù)：

永磁無(wú)刷電機(jī)因其控制簡(jiǎn)單、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，但是換向問(wèn)題一直是影響其控制性能的一大因素。在電機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于繞組電抗的作用，換向時(shí)電流不能突變，再加上電樞反應(yīng)和位置傳感器偏差等影響，電機(jī)實(shí)際上在非理想換向點(diǎn)進(jìn)行了換向，相電流的相位與反電動(dòng)勢(shì)的相位不再一致且相電流往往滯后于反電勢(shì)。電流相位滯后對(duì)電機(jī)性能帶來(lái)諸多不利影響，主要有以下幾點(diǎn)：

1.電機(jī)轉(zhuǎn)矩/電流比降低，出力減小，帶負(fù)載能力減弱，電壓利用率降低；

2.繞組電流中含有較大無(wú)功分量，電機(jī)常數(shù)變大，調(diào)速范圍減小，且電流產(chǎn)生紋波加劇轉(zhuǎn)矩波動(dòng)；

3.引起增磁效應(yīng)，鐵耗增加甚至飽和，銅耗增加，溫升嚴(yán)重等。

當(dāng)電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，相電流相位滯后問(wèn)題更加突出，對(duì)電機(jī)性能的影響也更加不容忽視，從而限制了永磁無(wú)刷電機(jī)在高轉(zhuǎn)速高精度等更廣闊領(lǐng)域的應(yīng)用。而現(xiàn)有的抑制該問(wèn)題的方法都存在較大缺陷，尤其是控制精度都較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)背景技術(shù)的缺陷，提供一種永磁無(wú)刷電機(jī)控制方法，參數(shù)敏感度低，控制精度高，適用范圍廣且控制簡(jiǎn)單。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

一種永磁無(wú)刷電機(jī)控制方法，包含以下具體步驟：

步驟1)，在永磁無(wú)刷電機(jī)內(nèi)安裝轉(zhuǎn)子位置傳感器，以獲得永磁無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；

步驟2)，檢測(cè)得到永磁無(wú)刷電機(jī)的相電壓和相電流；

步驟3)，根據(jù)永磁無(wú)刷電機(jī)的相電壓和相電流計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈信號(hào)和電流積分信號(hào)；

步驟4)，將轉(zhuǎn)子磁鏈的相位與電流積分信號(hào)的相位進(jìn)行作差處理，得到等效于永磁無(wú)刷電機(jī)反電勢(shì)與相電流之間相位差的相位誤差信號(hào)；

步驟5)，對(duì)相位差進(jìn)行誤差調(diào)節(jié)，得到永磁無(wú)刷電機(jī)的電流滯后相位角的補(bǔ)償值，即超前換向補(bǔ)償角；

步驟6)，通過(guò)轉(zhuǎn)子位置傳感器獲到轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)構(gòu)造換向邏輯；

步驟7)，根據(jù)步驟5)得到的超前換向補(bǔ)償角對(duì)換向邏輯進(jìn)行調(diào)整，得到調(diào)整后的換向邏輯；

步驟8)，根據(jù)調(diào)整后的換向邏輯控制永磁無(wú)刷電機(jī)進(jìn)行換向；

步驟9)，重復(fù)執(zhí)行步驟1)至步驟8)，形成對(duì)反電勢(shì)與相電流相位差的閉環(huán)控制，使兩者相位一致即使電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在最佳換向點(diǎn)。

作為本發(fā)明一種永磁無(wú)刷電機(jī)控制方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，步驟5)中所述的誤差調(diào)節(jié)采用P調(diào)節(jié)、PI調(diào)節(jié)、PD調(diào)節(jié)、PID調(diào)節(jié)中的任意一種。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、電機(jī)能在全速全功率范圍內(nèi)始終保持最大轉(zhuǎn)矩/電流比輸出和最大有功功率輸出；

2、直接檢測(cè)并補(bǔ)償相位差，參數(shù)敏感度低，且誤差調(diào)節(jié)器形成對(duì)相位差的閉環(huán)控制，不受電機(jī)運(yùn)行條件突變的影響，控制精度高；

3、通過(guò)對(duì)被檢測(cè)量的數(shù)學(xué)處理以及誤差調(diào)節(jié)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)換向點(diǎn)的校正，控制簡(jiǎn)單，可靠性高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明轉(zhuǎn)子磁鏈與反電勢(shì)的相位關(guān)系圖；

圖3為本發(fā)明電流積分信號(hào)與電流的相位關(guān)系圖；

圖4為本發(fā)明轉(zhuǎn)子磁鏈、反電勢(shì)、電流積分與電流的相位關(guān)系圖；

圖5為本方明轉(zhuǎn)子磁鏈與電流積分的相位差圖。

圖6為本方明換向點(diǎn)的變化圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁無(wú)刷電機(jī)控制方法，包含以下具體步驟：

步驟1)，在永磁無(wú)刷電機(jī)內(nèi)安裝轉(zhuǎn)子位置傳感器，以獲得永磁無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；

步驟2)，檢測(cè)得到永磁無(wú)刷電機(jī)的相電壓u和相電流i；

步驟3)，根據(jù)永磁無(wú)刷電機(jī)的相電壓u和相電流i計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈信號(hào)ψ和電流積分信號(hào)fidt；

步驟4)，通過(guò)相位誤差檢測(cè)模塊將轉(zhuǎn)子磁鏈信號(hào)ψ和電流積分信號(hào)fidt進(jìn)行作差處理，得到等效于永磁無(wú)刷電機(jī)反電勢(shì)與相電流之間相位差的相位誤差信號(hào)α；

步驟5)，利用誤差調(diào)節(jié)器對(duì)相位差信號(hào)α進(jìn)行誤差調(diào)節(jié)，得到永磁無(wú)刷電機(jī)的電流滯后相位角的補(bǔ)償值，即超前換向補(bǔ)償角β；

步驟6)，通過(guò)轉(zhuǎn)子位置傳感器獲到轉(zhuǎn)子位置信號(hào)θ，并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)構(gòu)造換向邏輯；

步驟7)，根據(jù)步驟5)得到的超前換向補(bǔ)償角對(duì)換向邏輯進(jìn)行調(diào)整，得到調(diào)整后的換向邏輯；

步驟8)，根據(jù)調(diào)整后的換向邏輯控制永磁無(wú)刷電機(jī)進(jìn)行換向；

步驟9)，重復(fù)執(zhí)行步驟1)至步驟8)，形成對(duì)反電勢(shì)與相電流相位差的閉環(huán)控制，使兩者相位一致即使電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在最佳換向點(diǎn)。

步驟5)中所述的誤差調(diào)節(jié)可以采用PI調(diào)節(jié)，也可以采用P調(diào)節(jié)、PD調(diào)節(jié)、PID調(diào)節(jié)中的任意一種。

圖2顯示了轉(zhuǎn)子磁鏈ψ與反電勢(shì)e間的相位關(guān)系。

圖3顯示了電流積分信號(hào)fidt與相電流i間的相位關(guān)系。

圖4顯示了轉(zhuǎn)子磁鏈ψ、反電勢(shì)e、電流積分fidt與相電流i的相位關(guān)系：轉(zhuǎn)子磁鏈ψ與電流積分信號(hào)fidt間的相位差α即為反電勢(shì)e與電流i間的相位差。

圖5和圖6顯示了相位差與換向點(diǎn)調(diào)整的對(duì)應(yīng)關(guān)系：當(dāng)相電流i滯后于反電勢(shì)e時(shí)，相位檢測(cè)模塊檢測(cè)出的相位差值α為正值，誤差調(diào)節(jié)器的輸出值β會(huì)隨之增大，相位差α則不斷減小直至為零，換向點(diǎn)從當(dāng)前點(diǎn)A點(diǎn)前移至最佳換向點(diǎn)B點(diǎn)；反之換向點(diǎn)后移。

下表顯示了功率管導(dǎo)通判斷依據(jù)：θ為轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，在考慮超前換向角β的各轉(zhuǎn)子位置區(qū)間內(nèi)，對(duì)應(yīng)各功率管的開(kāi)通情況，構(gòu)成換向點(diǎn)校正下的開(kāi)關(guān)邏輯。

以上只是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述。對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)以上實(shí)施方式可以很容易地聯(lián)想到其它的優(yōu)點(diǎn)和變形。因此，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，其僅僅作為例子對(duì)本發(fā)明的一種形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)、示范性的說(shuō)明。在不背離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)的方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換，都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。