專利名稱：一種無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)提供的無(wú)傳感器永磁電機(jī)的控制方法是將三相永磁同步電機(jī)當(dāng)作三相無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制，參考無(wú)刷直流電機(jī)控制中的各相繞組120度電角兩兩導(dǎo)通的控制方式，同時(shí)綜合考慮永磁同步電機(jī)正弦波反電勢(shì)的特點(diǎn)合理選擇換向方式。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)提供的無(wú)傳感器永磁電機(jī)的控制方法的換向波形。其中，Eu、 Ev、Ew為電機(jī)三相反電勢(shì)波形，Iu, Iv、Iw為電機(jī)三相繞組流過(guò)的電流。三相繞組兩兩輪流導(dǎo)通，各相繞組一個(gè)控制周期內(nèi)將正向持續(xù)導(dǎo)通約120度電角度后停止導(dǎo)通60度，然后再負(fù)向?qū)?20度，接著又停止導(dǎo)通60?，F(xiàn)有技術(shù)中，利用某相繞組停止導(dǎo)通的60度時(shí)間內(nèi)測(cè)到的電機(jī)端電壓信息來(lái)獲取反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，在反電勢(shì)過(guò)零后延時(shí)30度電角進(jìn)行換向即可實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器控制。具體地，在SECTOR = 1的區(qū)間內(nèi)，電機(jī)U相、W相導(dǎo)通，電流由U相流向W相，此時(shí)V相繞組處于斷開(kāi)狀態(tài)，在檢測(cè)到V相繞組的電壓過(guò)零點(diǎn)后再延時(shí)30度電角換向進(jìn)入?yún)^(qū)間2 ；在SECTOR = 2的區(qū)間內(nèi)，電機(jī)V相、W相導(dǎo)通，電流由V相流向W相，此時(shí) U相繞組處于斷開(kāi)狀態(tài)，在檢測(cè)到U相繞組的電壓過(guò)零點(diǎn)后再延時(shí)30度電角換向進(jìn)入?yún)^(qū)間 3 ；在SECTOR = 3的區(qū)間內(nèi)，電機(jī)V相、U相導(dǎo)通，電流由V相流向U相，此時(shí)W相繞組處于斷開(kāi)狀態(tài)，在檢測(cè)到W相繞組的電壓過(guò)零點(diǎn)后再延時(shí)30度電角換向進(jìn)入?yún)^(qū)間4 ；在SECTOR =4的區(qū)間內(nèi)，電機(jī)W相、U相導(dǎo)通，電流由W相流向U相，此時(shí)V相繞組處于斷開(kāi)狀態(tài)，在檢測(cè)到V相繞組的電壓過(guò)零點(diǎn)后再延時(shí)30度電角換向進(jìn)入?yún)^(qū)間5 ；在SECTOR = 5的區(qū)間內(nèi)， 電機(jī)W相、V相導(dǎo)通，電流由W相流向V相，此時(shí)U相繞組處于斷開(kāi)狀態(tài)，在檢測(cè)到U相繞組的電壓過(guò)零點(diǎn)后再延時(shí)30度電角換向進(jìn)入?yún)^(qū)間6 ；在SECTOR = 6的區(qū)間內(nèi)，電機(jī)U相、V相導(dǎo)通，電流由U相流向V相，此時(shí)W相繞組處于斷開(kāi)狀態(tài)，可在檢測(cè)到W相繞組的電壓過(guò)零點(diǎn)后再延時(shí)30度電角換向進(jìn)入?yún)^(qū)間1。現(xiàn)有技術(shù)提供的該無(wú)傳感器永磁電機(jī)的控制方法需要利用專門的過(guò)零點(diǎn)信號(hào)調(diào)理電路檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信息后，再延時(shí)30度進(jìn)行換向，設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)提供的無(wú)傳感器永磁電機(jī)的控制方法需要利用專門的過(guò)零點(diǎn)信號(hào)調(diào)理電路檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信息后，再延時(shí)30度進(jìn)行換向，設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高的問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法，所述電機(jī)的三相繞組通電方式采用三相六拍制，所述方法包括以下步驟分別接收電機(jī)三相繞組反饋的電流信號(hào)，并控制分別流過(guò)當(dāng)前導(dǎo)通的兩相繞組的電流相等；分別獲取所述三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值，并根據(jù)所述三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值分別計(jì)算得到每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值；分別判斷所述三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值是否滿足換向觸發(fā)條件，并當(dāng)判斷繞組反電動(dòng)勢(shì)近似值滿足換向觸發(fā)條件時(shí)，控制相應(yīng)繞組進(jìn)行換向。上述方法中，所述電機(jī)可以是方波無(wú)刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)。上述方法中，所述每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值分別可以為相應(yīng)相繞組的相電壓與相應(yīng)相繞組的繞組電流和繞組阻值乘積的差。進(jìn)一步地，所述三相繞組包括U相、V相和W相，電流從所述U相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為=Vu-Iu*! < Vm ；電流從另一相繞組流入所述U相時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為M-IdR〉^!!!;電流從所述V相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為Vv_Iv*R
<Vm ；電流從另一相繞組流入所述V相時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為Vv-Iv*R > -Vm ；電流從所述W相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為VW-IW*R < Vm ；電流從另一相繞組流入所述W相時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為VW-IW*R > -Vm ；其中，Vu為U相繞組的相電壓，Vv為V相繞組的相電壓，Vw為W相繞組的相電壓； Iu為U相繞組的繞組電流，Iv為V相繞組的繞組電流，Iw為W相繞組的繞組電流；R為相電阻，Vm為控制變量，且滿足Vm = Em/2, Em為電機(jī)相反電動(dòng)勢(shì)基波的幅值。本發(fā)明還提供了一種無(wú)傳感器電機(jī)的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括采樣模塊，用于分別接收電機(jī)三相繞組反饋的電流信號(hào)；電流控制模塊，用于根據(jù)所述采樣模塊采樣得到的電流信號(hào)，控制分別流過(guò)當(dāng)前導(dǎo)通的兩相繞組的電流相等；獲取模塊，用于分別獲取所述三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值；計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述獲取模塊獲取的三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值，分別計(jì)算得到每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值；判斷模塊，用于分別判斷所述計(jì)算模塊計(jì)算得到的每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值是否滿足換向觸發(fā)條件；換向控制模塊，用于當(dāng)所述判斷模塊判斷所述繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值滿足換向觸發(fā)條件時(shí)，控制相應(yīng)繞組進(jìn)行換向。 上述系統(tǒng)中，所述電機(jī)可以是方波無(wú)刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)。上述系統(tǒng)中，所述每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值分別可以為相應(yīng)相繞組的相電壓與相應(yīng)相繞組的繞組電流和繞組阻值乘積的差。進(jìn)一步地，所述三相繞組包括U相、V相和W相，電流從所述U相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為=Vu-Iu*! < Vm ；電流從另一相繞組流入所述U相時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為M-IdR〉^!!!;電流從所述V相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為Vv-Iv*R
<Vm ；電流從另一相繞組流入所述V相時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為Vv-Iv*R > -Vm ；電流從所述W相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為VW-IW*R < Vm ；電流從另一相繞組流入所述W相時(shí)的換向觸發(fā)條件可以為VW-IW*R > -Vm ；其中，Vu為U相繞組的相電壓，Vv為V相繞組的相電壓，Vw為W相繞組的相電壓； Iu為U相繞組的繞組電流，Iv為V相繞組的繞組電流，Iw為W相繞組的繞組電流；R為相電阻，Vm為控制變量，且滿足Vm = Em/2, Em為電機(jī)相反電動(dòng)勢(shì)基波的幅值。本發(fā)明提供的無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法通過(guò)對(duì)當(dāng)前工作的兩相繞組進(jìn)行閉環(huán)控制以保證該兩相繞組的電流大小相等，之后通過(guò)分析電機(jī)相電壓和繞組電流，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的換向控制，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，避免了使用過(guò)零點(diǎn)信號(hào)調(diào)理電路，降低了電機(jī)的控制成本，且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，可靠性高。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的無(wú)傳感器永磁電機(jī)的控制方法的換向波形圖；圖2是本發(fā)明提供的無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法的流程圖；圖3是本發(fā)明提供的無(wú)傳感器電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖2示出了本發(fā)明提供的無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法的流程，本發(fā)明所指的電機(jī)為方波無(wú)刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)。在步驟SlOl中，分別接收電機(jī)三相繞組反饋的電流信號(hào)，并控制分別流過(guò)當(dāng)前導(dǎo)通的兩相繞組的電流相等。本發(fā)明中，電機(jī)繞組的通電方式采用三相六拍制，即各相繞組每導(dǎo)通120度電角后關(guān)斷60度電角，每一刻保證兩相繞組處于導(dǎo)通狀態(tài)，而另一相繞組處于關(guān)斷狀態(tài)。在步驟S102中，分別獲取三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值，并據(jù)此分別計(jì)算得到每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值。本發(fā)明中，獲取的三相繞組的相電壓、繞組電流既可以是控制器給出的相電壓及相電流指令，也可以全部或部分采樣得到。本發(fā)明中，每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值分別為該相繞組的相電壓與該相繞組的繞組電流和繞組阻值乘積的差。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)電機(jī)三相繞組分別為U相、V相和W相；U相繞組的相電壓為Vu, V 相繞組的相電壓為Vv，W相繞組的相電壓為Vw ;U相繞組的繞組電流為Iu, V相繞組的繞組電流為Iv，w相繞組的繞組電流為Iw ;U相繞組的反電動(dòng)勢(shì)為&、V相繞組的反電動(dòng)勢(shì)為Ev、 W相繞組的反電動(dòng)勢(shì)為為相電感，R為相電阻，則有Vu = I^R+L^dd^/dt+Eu(1)Vv = Iv*R+L*d(Iv)/dt+Ev(2)Vw = Iw*R+L*d(Iw)/dt+Ew(3)由于控制使得分別流過(guò)當(dāng)前導(dǎo)通的兩相繞組的電流相等，則(KIu)/dt、d(Iv)/dt 以及d(Iw)/dt為零，則U相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值Vu-Iu*! , V相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值 Vv_Iv*R，W相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值VW-IW*R。在步驟S103中，分別判斷三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值是否滿足換向觸發(fā)條件，并當(dāng)判斷繞組反電動(dòng)勢(shì)近似值滿足換向觸發(fā)條件時(shí)，控制相應(yīng)繞組進(jìn)行換向。本發(fā)明中，引入一控制變量Vm，且滿足Vm = Em/2，其中，Em為電機(jī)相反電動(dòng)勢(shì)基波的幅值。對(duì)于方波無(wú)刷直流電機(jī)而言，Em為電機(jī)梯形反電動(dòng)勢(shì)幅值的兩倍，而對(duì)于正弦波永磁同步電機(jī)而言，Em為正弦波反電動(dòng)勢(shì)的基波幅值，實(shí)際控制中，Vm略小于Em/2，且由于Vm是一個(gè)與反電動(dòng)勢(shì)大小有關(guān)的量，因此是一個(gè)隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度變化的量，相對(duì)于電流及控制周期來(lái)說(shuō)，Vm是一個(gè)緩慢變化的量，可通過(guò)計(jì)算出來(lái)的速度信息緩慢更新。此時(shí)，當(dāng)電流從U相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vu-Iu^R < Vm(4)當(dāng)電流從另一相繞組流入U(xiǎn)相時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vu-Iu^R > -Vm(5)當(dāng)電流從V相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vv_Iv*R < Vm(6)當(dāng)電流從另一相繞組流入V相時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vv_Iv*R > -Vm(7)當(dāng)電流從W相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vff-Iff^R < Vm(8)當(dāng)電流從另一相繞組流入W相時(shí)的換向觸發(fā)條件為VW_IW*R > -Vm(9)如下表一示出了各區(qū)間換向觸發(fā)的關(guān)系表一
權(quán)利要求
1.一種無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述電機(jī)的三相繞組通電方式采用三相六拍制，所述方法包括以下步驟分別接收電機(jī)三相繞組反饋的電流信號(hào)，并控制分別流過(guò)當(dāng)前導(dǎo)通的兩相繞組的電流相等；分別獲取所述三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值，并根據(jù)所述三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值分別計(jì)算得到每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值；分別判斷所述三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值是否滿足換向觸發(fā)條件，并當(dāng)判斷繞組反電動(dòng)勢(shì)近似值滿足換向觸發(fā)條件時(shí)，控制相應(yīng)繞組進(jìn)行換向。
2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述電機(jī)是方波無(wú)刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值分別為相應(yīng)相繞組的相電壓與相應(yīng)相繞組的繞組電流和繞組阻值乘積的差。
4.如權(quán)利要求3所述的無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法，其特征在于，所述三相繞組包括U 相、V相和W相，電流從所述U相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為-WR < Vm ；電流從另一相繞組流入所述U相時(shí)的換向觸發(fā)條件為=Vu-Iu*! > -Vm ；電流從所述V相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vv-Iv*R < Vm ；電流從另一相繞組流入所述V相時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vv_Iv*R > -Vm ；電流從所述W相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為VW-IW*R < Vm ；電流從另一相繞組流入所述W相時(shí)的換向觸發(fā)條件為VW-IW*R > -Vm ；其中，Vu為U相繞組的相電壓，Vv為V相繞組的相電壓，Vw為W相繞組的相電壓;Ιυ為 U相繞組的繞組電流，Iv為V相繞組的繞組電流，Iw為W相繞組的繞組電流；R為相電阻，Vm 為控制變量，且滿足Vm = Em/2, Em為電機(jī)相反電動(dòng)勢(shì)基波的幅值。
5.一種無(wú)傳感器電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括采樣模塊，用于分別接收電機(jī)三相繞組反饋的電流信號(hào)；電流控制模塊，用于根據(jù)所述采樣模塊采樣得到的電流信號(hào)，控制分別流過(guò)當(dāng)前導(dǎo)通的兩相繞組的電流相等；獲取模塊，用于分別獲取所述三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值；計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述獲取模塊獲取的三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值，分別計(jì)算得到每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值；判斷模塊，用于分別判斷所述計(jì)算模塊計(jì)算得到的每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值是否滿足換向觸發(fā)條件；換向控制模塊，用于當(dāng)所述判斷模塊判斷所述繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值滿足換向觸發(fā)條件時(shí)，控制相應(yīng)繞組進(jìn)行換向。
6.如權(quán)利要求5所述的無(wú)傳感器電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)是方波無(wú)刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)。
7.如權(quán)利要求5所述的無(wú)傳感器電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值分別為相應(yīng)相繞組的相電壓與相應(yīng)相繞組的繞組電流和繞組阻值乘積的差。
8.如權(quán)利要求7所述的無(wú)傳感器電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述三相繞組包括U 相、V相和W相，電流從所述U相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為-WR < Vm ；電流從另一相繞組流入所述U相時(shí)的換向觸發(fā)條件為=Vu-Iu*! > -Vm ；電流從所述V相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vv-Iv*R < Vm ；電流從另一相繞組流入所述V相時(shí)的換向觸發(fā)條件為Vv_Iv*R > -Vm ；電流從所述W相流入另一相繞組時(shí)的換向觸發(fā)條件為VW-IW*R < Vm ；電流從另一相繞組流入所述W相時(shí)的換向觸發(fā)條件為VW-IW*R > -Vm ；其中，Vu為U相繞組的相電壓，Vv為V相繞組的相電壓，Vw為W相繞組的相電壓;Ιυ為 U相繞組的繞組電流，Iv為V相繞組的繞組電流，Iw為W相繞組的繞組電流；R為相電阻，Vm 為控制變量，且滿足Vm = Em/2, Em為電機(jī)相反電動(dòng)勢(shì)基波的幅值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了涉及一種無(wú)傳感器電機(jī)的控制方法及系統(tǒng)，其中方法包括分別接收電機(jī)三相繞組反饋的電流信號(hào)，并控制分別流過(guò)當(dāng)前導(dǎo)通的兩相繞組的電流相等；分別獲取三相繞組的相電壓、繞組電流和繞組阻值，并據(jù)此分別計(jì)算得到每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值；分別判斷三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)近似值是否滿足換向觸發(fā)條件，并當(dāng)判斷繞組反電動(dòng)勢(shì)近似值滿足換向觸發(fā)條件時(shí)，控制相應(yīng)繞組進(jìn)行換向，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，避免了使用過(guò)零點(diǎn)信號(hào)調(diào)理電路，降低了電機(jī)的控制成本，且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，可靠性高。
文檔編號(hào)H02P6/18GK102223123SQ201110164870
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者吳志敢, 王微子 申請(qǐng)人:大連尚能科技發(fā)展有限公司