[实用新型]一种无刷直流电机控制系统

说明书

本实用新型公开了一种无刷直流电机控制系统，属于电力传动技术领域。本实用新型以一个前级DC‑DC变换器与后级三相全桥逆变器级联作为无刷直流电机供电拓扑，通过控制DC‑DC变换器得到逆变器所需电压，通过检测相电流滞后于相反电动势的相位差来补偿所测位置信号相位，得到电机在超高速运行时的换向信号，通过后级三相全桥逆变器的开关状态来进行无刷直流电机的换向。本系统能够在电机超高速运行时，减小因相电流滞后于相反电动势所带来的不利影响，实现无刷直流电机的无位置传感器及MTPA控制。

技术领域

本实用新型提供一种无刷直流电机控制系统，属于电力传动技术领域。

背景技术

近年来，永磁无刷直流电机因其功率密度高、控制简单等优点，得到越来越广泛的应用。传统的永磁无刷直流电机无位置传感器控制系统，采用“反电动势”法，通过检测电机反电动势来获得转子位置信号。然而，该系统往往不能获得准确的电机换向点，影响电机性能，主要有以下三点原因：

1.“反电动势”法中使用滤波电路，使获取到的相电压过零点通常与实际相电压的过零点之间存在相位误差，而造成电机换向点偏移引起换向误差；

2.由于电机存在绕组感抗，换向时相电流不能突变，使得电流上升和下降都需要一定的时间，导致相电流滞后于相反电动势。当电机处于高速运行状态时，相电流滞后更为严重。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的问题，提出了一种无刷直流电机控制系统，能够在电机超高速运行时获得准确的换向点，从而改善电机性能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种无刷直流电机控制系统，包括无刷直流电机本体、DC-DC变换器、三相全桥逆变器、位置检测单元、相位差检测器、补偿角控制器和换向逻辑单元；所述DC-DC变换器与三相全桥逆变器级联作为无刷直流电机本体供电拓扑，控制DC-DC变换器将外界输入电压调节到三相全桥逆变器母线所需电压；

位置检测单元，通过检测三相逆变器输出的相电压过零点，作为电机的初步换向点；

相位差检测器，通过检测三相逆变器输出的相电压、相电流信号，求出相电流滞后于相反电动势的相位差；

补偿角控制器，根据所述相位差，得到相应的相电压补偿角，利用坐标变换将初步换向点变换成所需的最佳换向信号；

换向逻辑单元得到最佳换向信号，控制三相全桥逆变器开关管的通断，实现无刷直流电机本体的无位置传感器及最大转矩电流比控制。

进一步的，所述DC-DC变换器可以是Buck变换器、Buckboost变换器，Boost变换器中的任意一种。

进一步的，所述位置检测单元可采用反电动势法、磁链法或三次谐波法。

进一步的，所述相位差检测器通过相电压信号和相电流信号计算出转子磁链信号，用积分后的相电流信号与转子磁链信号的相位差代替相电流滞后于相反电动势的相位差。

进一步的，所述三相全桥逆变器、DC-DC变换器的开关管采用MOS管、三极管或IGBT中的任意一种。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、系统控制板可由分立元件构成，易于集成，体积较小；

2、系统为无刷直流电机在高速运行时，检测转子位置提供了一种解决方案；

3、相位差检测器求得的相位差考虑了相电流在换向时不能突变的问题，提高了电机换向点补偿角的精确度；

4、补偿角控制器得到的电机换向点补偿角不依赖于电机、电压检测电路参数，提高了控制系统的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的系统控制算法框图。