[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

摘要

本发明公开基于无传感器轮毂式电机的电动自行车正弦波控制方法，首先采用端电压检测法获得电机反电势过零点，经过位置估计后得到电机转子位置；然后利用转子位置和控制器的输出u，通过空间矢量调制策略得到三相逆变器的驱动信号，从而驱动电机运行。该无位置传感器永磁电机控制方案相比传统控制方案效率更高，节省了电动自行车电池能量，增加了续航里程；相比其它无位置传感器控制方案，设计原理简单，对微处理器的要求较低，具有良好的适应性，易于推广。

主权项

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：$\widehat{\mathrm{\θ}}={\widehat{\mathrm{\θ}}}_i+\mathrm{\Δ\θ}$其中和Δθ如下式所示：${\widehat{\mathrm{\θ}}}_i={\widehat{\mathrm{\θ}}}_n+{\widehat{\mathrm{\θ}}}_v$Δθ＝arctan((ωCR₁R₂)(R₁+R₂))其中：为反电势过零点延时30°电角度后得到的6个离散转子位置信号所确定的区间值，分别是θ₁＝330°,θ₂＝30°,θ₃＝90°,θ₄＝150°,θ₅＝210°,θ₆＝270°，θ_v＝60(t/T₆₀)；t为本次60°区间内实时计数值；T₆₀为上次60°区间所用时间；Δθ为无位置传感器检测电路中的电容滤波产生的相移；C、R₁和R₂为无位置传感器检测电路中的电路参数；为估计的电机速度；(2)所述控制器的输出为u，将三相逆变器和永磁电机作为广义对象，通过估计的转子位置和控制器的输出u，经过空间矢量调制策略得到三相逆变器的驱动信号；空间矢量调制模块的调制原则根据下式来计算：$T_{i+1}=u\sin \left(\widehat{\mathrm{\θ}}\right)$$U_{\mathrm{OUT}}=\frac{T_i*U_i+T_{i+1}*U_{i+1}}{T}$其中：T＝T_i+T_i+1+T₀(i＝1,2,3,4,5,6)；T为调制波PWM的周期；为步骤(1)所确定的转子位置；u为控制器的输出值；U_i和U_i+1(i＝1,2,3,4,5,6)分别为六个区间边界轴的电压矢量分量；U_OUT为区间的合成矢量。