[发明专利]基于无传感器轮毂式电机的电动自行车正弦波控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动自行车的控制方法领域，尤其是基于无传感器轮毂式电机的电动自行车正弦波控制方法。

背景技术

永磁无刷直流电机是随着电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型直流电机，以其结构简单、运行可靠、维护方便、效率高、无励磁损耗以及调速性能好等一系列优点，广泛应用于航空航天、家用电器、仪器仪表、化工、医疗器械等工业领域。

无位置传感器控制技术一直是永磁电机研究的热点之一，国内外众多学者已对此开展了相关研究，并取得了阶段性成果。无位置传感器技术一般是指使用可以直接检测到的物理量(如电流、电压等)，通过特定的数学运算获得其它不可直接测量或难以直接测量的物理量。永磁电机的无位置传感器控制系统，一般利用定子电压、电流等可以简单测取的物理量，通过优化的算法设计，较为准确的估算出需要的信息量(如转子位置角等)，从而达到省去机械传感器的目的。基于无位置传感器技术的永磁同步电动机控制系统可以大幅减小控制系统成本，增加系统的可靠性，在航天、海洋等特殊领域将起到极其重要的作用。而且，在多电机存在的系统中，还将明显地减小系统的体积，比如对于多机械臂的机器人，如果每一个电机都实现无传感器的控制，那么系统的体积及成本将大幅的缩减。所以，永磁电机的无位置传感器控制系统研究有着重要的研究意义和广阔的应用前景。

现在市场上的电动自行车所采用的轮毂式三相永磁电机，一般采用二二导通三相六状态驱动方式，这种驱动方式对理想的无刷直流电机具有良好的控制效果，可以使转矩波动很小。实际运行中的永磁电机，为了减小齿槽转矩的影响，很难实现永磁体励磁呈梯形波分布，而是近似于正弦波分布。但是由于定子电流和气隙磁通为方波或梯形波，所以转矩脉动大，静音效果差，对电机控制效率不高。而现有的控制方法有的是在方波控制的基础上对电机电流进行补偿处理，这种方法不能从根本上消除脉动、降低噪音；有的是采用正弦波控制,这种控制方法对电源的利用率较低；还有的是采用磁场定向控制方法，这种控制方法对单片机的要求较高，算法很复杂，不利于实际操作。

因此，设计一种基于无位置传感器的轮毂式电机控制方案，且转矩脉动小，控制效率高，算法简单的电机控制方法非常重要，成为了现有技术发展的方向。

发明内容

发明目的：为了减少使用霍尔位置传感器所带来的不利因素，本发明提供一种基于端电压检测的无位置传感器轮毂式永磁电机的电动自行车正弦波控制方法。

技术方案：基于无传感器轮毂式电机的电动自行车正弦波控制方法，其特征在于，包括控制器、三相逆变器、永磁电机、空间矢量调制模块和无位置传感器检测电路；

该方法具体包括以下步骤：

(1)估计电机转子位置通过无位置传感器检测电路检测广义对象的反电势过零点，然后将获得的过零点信号延时30°电角度，得到6个离散的转子位置信号，经过位置估计和相位补偿之后得到期望的电机转子位置计算公式如下：

θ^=θ^i+Δθ]]>

其中和Δθ如下式所示：

θ^i=θ^n+θ^v]]>

Δθ＝arctan((ωCR₁R₂)(R₁+R₂))

其中：