[发明专利]抑制无位置传感器无刷直流电机换相转矩脉动的电路及控制方法

说明书

本发明提供了一种抑制无位置传感器无刷直流电机换相转矩脉动的电路及控制方法。直流电源与基于单端初级电感变换器的电压切换电路连接，用以提供稳定的电压；基于单端初级电感变换器的电压切换电路与三相全控桥逆变电路连接，实现对逆变电路输入电压的调整；三相全控逆变电路与无刷直流电机相连，三相全控桥逆变电路驱动无刷直流电机工作。本发明通过合理调整直流母线电压的输入电压减小直流无刷电机换相转矩的问题，根据实时检测到的端电压信号通过计算判断IGBT管K开通与关断，改变基于单端初级电感变换器的电压切换电路的输出电压，不依靠霍尔传感器，免去了磁敏式元件容易受到的外界环境的干扰的问题。

技术领域

本发明涉及无刷直流电机控制技术领域，特别是涉及一种抑制无位置传感器无刷直流电机换相转矩脉动的新型电路拓扑结构和控制方法。

背景技术

无刷电机诞生于20世纪60年代后期，是伴随着永磁材料技术、微电子及电力电子技术、控制技术等迅速发展而出现的一种新型电机。

直流无刷电机既具有直流电机很好的调速性能、运行稳定、控制方法简单，又具有交流伺服系统无电刷、体积小、可以在较为恶劣的环境下稳定运行等优点。因此在航天、电动车、家电等领域有着广泛的应用。直流无刷电机控制系统必须要检测出转子的位置并进行准确的换相，在这个过程中位置传感器是必要的，常见的直流无刷电动机是依靠霍尔式位置传感器来检测转子位置的，但是这样的磁敏式元件及其容易受到外界环境的干扰，这就限制直流无刷电机控制系统的应用范围。在这样的背景下，无位置传感器控制系统的理论被提出了。并且直流无刷电机因其特有的电机结构和非连续的换相控制策略，存在转矩脉动较大的问题。转矩脉动导致驱动系统产生噪声、振动等问题，影响系统可靠性、缩短使用寿命，制约其在高精度高稳定场合的应用。在无刷直流电机各种转矩脉动中，换相转矩脉动影响较大，为了有效抑制换相转矩脉动，国内外学者做了大量研究。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种通过合理调整直流母线电压的输入电压的抑制无位置传感器无刷直流电机换相转矩脉动的电路及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明一种抑制无位置传感器无刷直流电机换相转矩脉动的电路，包括直流电源、基于单端初级电感变换器的电压切换电路、三相全控桥逆变电路；

直流电源与基于单端初级电感变换器的电压切换电路连接，用以提供稳定的电压；

基于单端初级电感变换器的电压切换电路与三相全控桥逆变电路连接，实现对逆变电路输入电压的调整；

三相全控逆变电路与无刷直流电机相连，三相全控桥逆变电路驱动无刷直流电机工作。

作为本发明的进一步改进，基于单端初级电感变换器的电压切换电路包括电感L₁、电感L₂、电容C₁、电容C₂、二极管D₁、二极管D₂、MOSFET管Q和IGBT管K；直流电源的正极与电感L₁的一端和二极管D₂的阳极连接；电感L₁的另一端同时与电容C₁的一端和MOSFET管Q的源极连接；电容C₁的另一端同时与电感的L₂的一端和二极管D₁的阳极连接；二极管D₁的阴极与电容C₂的一端和IGBT管K的集电极连接；IGBT管K的发射极与二极管D₂的阴极一端相连接；直流电源U_i的负极同时与MOSFET管Q的漏极、电感L₂的另一端、电容C₂的另一端相连接。

本发明一种抑制无位置传感器无刷直流电机换相转矩脉动的电路的控制方法，包括以下步骤：

(1)FPGA数据处理单元根据无刷直流电机的端电压信号判断电机的换相时刻，产生换相信号；