[发明专利]一种高速无刷直流电机最优超前角实时控制方法

说明书

本发明涉及一种高速无刷直流电机最优超前角实时控制方法，在分析电机动态数学方程的基础上，得到超前补偿的角度与电机电感、电流及磁通之间的关系，根据单个导通状态中电流矢量与反电势矢量的角度关系，提出一种平均角度差的最优角度判定方法，动态调整最优导通角度使得相电流和反电势保持同步。有益效果是：无刷直流电机为感性负载，电机相电流会滞后反电势，滞后角度随着电机转速和负载的增加而增大。本发明所提出的高速无刷直流电机最优超前角实时控制方法，计算滞后角度并进行超前导通，保证了无刷直流电机在不同的转速和负载情况下相电流和反电势的同相位，使得电机在相同的定子电流和反电势情况下输出最大的电磁转矩。

技术领域

本发明属于无刷直流电机最优超前角的控制方法，涉及一种高速无刷直流电机最优超前角实时控制方法，特别是在高速状态下超前角的实时控制方法。

背景技术

高速无刷直流电机具有高效率、高功率密度、宽调速范围等优点，在航空、车载、穿戴设备上具有广泛的应用前景，同功率条件下，无刷直流电机的转速高，输出转矩小，较适用于风机、压缩机等负载较轻的场合。高速无刷直流电机由于绕组电感的存在，会导致相电流滞后反电势，造成电机的铜耗增大，带载能力下降。

电流滞后反电势的角度随着电机转速升高以及负载转矩的增大而增加，使得电机带载能力下降、效率降低、损耗增大，尤其对高速大功率无刷直流电机而言，问题更加严峻。对导通角进行超前补偿可以使得相电流与反电势保持同相位，不同的电流上升率和下降率给补偿带来难度，一种超前角的实时精确补偿控制方法可以有效解决电流滞后的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高速无刷直流电机最优超前角实时控制方法

技术方案

一种高速无刷直流电机最优超前角实时控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：

计算电流矢量在两相静止坐标系下的角度θ_s和模值i_{αβ_m}：

其中：C_T＝E_φ/ω，E_φ为反电势的幅值，ω为转子电角速度；

计算反电势矢量在两相静止坐标系下的角度θ_f和模值e_{f_m}：

其中：θ_r为电机转子电角度；

步骤2：利用平均值分析方法得到超前补偿的角度

其中，L_s为电机在静止坐标系下的等效电感；

步骤3：将得到的超前补偿角度叠加至转子位置角度上，即更新后的转子位置角度为：

将新的转子位置角度θ用于坐标变换中，实现电机控制；其中：θ^*为电机转子位置角度。

所述电机转子位置角度θ^*由位置传感器的测量得到。

有益效果

本发明提出的一种高速无刷直流电机最优超前角实时控制方法，在分析电机动态数学方程的基础上，得到超前补偿的角度与电机电感、电流及磁通之间的关系，根据单个导通状态中电流矢量与反电势矢量的角度关系，提出一种平均角度差的最优角度判定方法，动态调整最优导通角度使得相电流和反电势保持同步。

本发明解决其技术问题通过以下技术方案实现：