[发明专利]一种无带电流运算放大器FOC电机控制系统及方法

权利要求书

1.一种无带电流运算放大器FOC电机控制系统，其特征在于：其将传统的永磁无刷电机的中的四个相电流采集运算放大器电路裁剪，将相电流采样点直接连接到MCU的ADC端口，且在MCU中存储有计算机程序，该程序被处理器执行时包含实现无运算放大器的电机控制系统将采集到三相电流经过处理成能够被FOC矢量控制方法接受的输入值的步骤。

2.一种用于无带电流运算放大器FOC电机控制方法，其包括如下步骤：

S1、进入MCU中计算机程序的while(1)循环后，首先执行电机控制的状态机，决定电机当前时刻进入哪个状态(停止，定位，开环，闭环，刹车)，根据状态控制电机的启停操作。

S2、采集电机的正相电流，并对采集到的正相电流用MCU中存储的计算机程序进行处理，推算出负相电流，从而实现完整电流的矢量输出。

S3、进入FOC矢量控制算法(包括Clark，Park，反Clark，反Park及SVPWM计算，位置环，速度环，电流环算法)。

S4、经过SVPWM算法后，输出占空比时变的PWM波控制电机运转。

3.如权利要求2所述的无带电流运算放大器FOC电机控制方法，其特征在于：所述的步骤S2中包含如下步骤：

S1’、采集到U相，V相电流后，判别这两相电流是否大于计算机程序中设置的阈值，如果确实大于设置阈值，则判别此时相电流处于正半周。

S2’、将采集到正半周的电流值经过抬升转换后直接作为FOC矢量算法的输入做运算；另外，将采集到的正半周的电流值直接存储在预先定义的数组里，使用索引标签来标志当前采集电流值，当S1’中判断出相电流处于负半周后，数组中的索引标签不在增加。

S3’、由于在电机低速运行时候，可能会导致采集到的数值超出数组的索引标签的最大量的范围限制，故增加防止数组溢出处理。

S4’、过以上步骤后，正半周的电流值就存储在数组中，用于相电流到负半周时来调取使用。

S5’、采集到U相，V相电流后，判别这两相电流是否小于计算机程序中设置的阈值，如果确实小于设置阈值，则判别此时相电流处于负半周。

S6’、当相电流处于负半周时，将事先存储在数组中的正半周相电流的数据通过索引标签自减，在每个PWM周期间隔里逐一取出，直至将数组中的所有数据全部取出，将取出的数值经过抬升转换后直接作为矢量算法的输入做运算。

不断重复步骤S1’至步骤S6’，从而实现将无电流采集电路的情况下的FOC矢量运算的电流矢量采集。

4.如权利要求3所述的无带电流运算放大器FOC电机控制方法，其特征在于：步骤S1’或步骤S5’中，判断的方法为滤波次数为固定值0～3次。

5.如权利要求3所述的无带电流运算放大器FOC电机控制方法，其特征在于：步骤S1’中，阈值需要在电机运行在预期的良好情况下，通过观察电机运行的效果和内部参数来进行阈值的设置。

6.如权利要求3所述的无带电流运算放大器FOC电机控制方法，其特征在于：步骤S2’和步骤S6’中，抬升转换的数值＝(+1.65)+(阈值)。

7.如权利要求3所述的无带电流运算放大器FOC电机控制方法，其特征在于：步骤S2’中，数组的数量＝1/2*(1/电机运行切换频率)/采样频率。

8.如权利要求3所述的无带电流运算放大器FOC电机控制方法，其特征在于：步骤S3’中当电机速度较低时，数组可能会溢出，此时的防止数组溢出的处理过程为：当电流处于正半周时，采样到的数据个数检超出数组大小后，舍去超出部分的数据，索引标签一直停留在最后一个数组数据标签，而存储的数据不使用在当前的FOC矢量算法，而是处在开环强拖电机阶段；在下一个正半周周期到来时，清零数组索引标签，重新存储数据，直到电机到达一定速度时，数组可存储完整的一个正半周的周期数据，这时候存储的数据才使用在FOC矢量算法中。