[发明专利]一种无刷直流电机换相偏差实时校正方法

摘要

本发明公开了一种无刷直流电机换相偏差实时校正方法，通过搭建无刷直流电机换相偏差实时校正系统；确定高频脉冲位置信号θ_A”S；DSP控制器（6）判断电机转子磁极零位置；DSP控制器（6）确定电机转速和换相延时角度；DSP控制器（6）根据电机转向确定转子实时位置θ_r并输出电机换相信号；实现无刷直流电机的换相校正。本发明对电机数学模型和电参数依赖程度低，检测精度高，可根据精度要求在线改变高频脉冲位置信号θ_A”S的频率，简单易实现。

主权项

1.一种无刷直流电机换相偏差实时校正方法，其特征在于该方法的具体步骤为：第一步 搭建无刷直流电机换相偏差实时校正系统无刷直流电机换相偏差实时校正系统，包括：反电势检测与滤波电路(1)、隔离放大电路(2)、零点捕捉电路(3)、位置检测电路(4)、功率主电路(5)和DSP控制器(6)；反电势检测与滤波电路(1)包括：电阻R1、电阻R2、电容C1；功率主电路(5)包括：一个驱动芯片(7)、六个功率组件VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6，每个功率组件均有D、G、S三个接线端；反电势检测与滤波电路(1)的输入端与电机端子A和电机中线N相连，电机端子A与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、电容C1的一端连接，电阻R2的另一端和电容C1的另一端分别与电机中性点N连接，反电势检测与滤波电路(1)的输出端与隔离放大电路(2)的输入端连接；隔离放大电路(2)的输出端与零点捕捉电路(3)的输入端连接，零点捕捉电路(3)的输出端与位置检测电路(4)的一个输入端连接，位置检测电路(4)的另外四个输入端分别与DSP控制器(6)的四个输出端连接，位置检测电路(4)的输出端与DSP控制器(6)的一个输入端连接，DSP控制器(6)的六个输出端与驱动芯片(7)的输入端连接，驱动芯片(7)的输出端分别与功率主电路(5)的六个功率组件VT1G端、VT2G端、VT3G端、VT4G端、VT5G端、VT6G端连接；功率组件VT1的S端和VT4的D端、VT3的S端和VT6的D端、VT5的S端和VT2的D端分别串联之后形成三个支路，VT1的D端、VT3的D端、VT5的D端分别与供电直流母线的正极连接，VT4的S端、VT6的S端、VT2的S端分别与供电直流母线的负极连接，从VT1的S端、VT3的S端、VT5的S端引出三个接线点分别接到无刷直流电机的A、B、C三个输入端子；第二步 确定高频脉冲位置信号θA”SDSP控制器(6)输出四位对应的二进制开关信号到位置检测电路(4)，将零点捕捉电路(3)输出的方波位置信号θA’S进行P倍频，得到频率等于方波位置信号θA’S的频率P倍的高频脉冲位置信号θA”S，其中，P为2的M次方，且M为正整数，DSP控制器(6)输出到位置检测电路(4)的四位二进制开关信号是M值对应的四位二进制开关信号D3D2D1D0，D3对应四位二进制的最高位，D0对应四位二进制的最低位；第三步 DSP控制器(6)判断电机转子磁极零位置DSP控制器(6)利用零点捕捉电路(3)输出的方波位置信号θA’S的上升沿来判断电机一个电周期的绝对零位置，当θA’S的上升沿到来时，电机已经旋转一周，DSP控制器(6)将捕捉的高频脉冲位置信号θA”S的计数值清零；第四步 DSP控制器(6)确定电机转速和换相延时角度DSP控制器(6)利用预定时间段Δt内捕捉的高频脉冲位置信号θ_A”_S的计数值X，得到电机的转速其中，P为高频脉冲位置信号θ_A”S对方波位置信号θ_A’S的倍频数；DSP控制器(6)根据得到的电机转速ω获取换相延时角度ψ的数值为：其中，R₁、R₂分别为反电势检测与滤波电路(1)中R₁、R₂的电阻值，C₁为反电势检测与滤波电路(1)中的电容值，ω为电机的转速；第五步 DSP控制器(6)根据电机转向确定转子实时位置θr并输出电机换相信号当电机正转时：转子实时位置θ_r的数值为：当电机反转时，转子实时位置θ_r的数值为：电机正转时，当θr＝30°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT6和VT1导通，同时将VT2、VT3、VT4、VT5关断，当θr＝90°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT1和VT2导通，同时将VT3、VT4、VT5、VT6关断，当θr＝150°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT2和VT3导通，同时将VT1、VT4、VT5、VT6关断，当θr＝210°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT3和VT4导通，同时将VT1、VT2、VT5、VT6关断，当θr＝270°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT4和VT5导通，同时将VT1、VT2、VT3、VT6关断，当θr＝330°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT5和VT6导通，同时将VT1、VT2、VT3、VT4关断；当电机反转时，当θr＝30°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT3和VT4导通，同时将VT1、VT2、VT5、VT6关断，当θr＝90°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT4和VT5导通，同时将VT1、VT2、VT3、VT6关断，当θr＝150°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT5和VT6导通，同时将VT1、VT2、VT3、VT4关断，当θr＝210°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT6和VT1导通，同时将VT2、VT3、VT4、VT5关断，当θr＝270°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT1和VT2导通，同时将VT3、VT4、VT5、VT6关断，当θr＝330°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT2和VT3导通，同时将VT1、VT4、VT5、VT6关断；当需要电机超前或者滞后预定角度，实现降低电机转矩脉动，在转子实时位置θr的基础上叠加一个α角度，当α<0时，实现超前换相，当α>0时，实现滞后换相，当α＝0时，实现正常换相；当电机正转时，当θr＝(30+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT6和VT1导通，同时将VT2、VT3、VT4、VT5关断，当θr＝(90+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT1和VT2导通，同时将VT3、VT4、VT5、VT6关断，当θr＝(150+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT2和VT3导通，同时将VT1、VT4、VT5、VT6关断，当θr＝(210+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT3和VT4导通，同时将VT1、VT2、VT5、VT6关断，当θr＝(270+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT4和VT5导通，同时将VT1、VT2、VT3、VT6关断，当θr＝(330+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT5和VT6导通，同时将VT1、VT2、VT 3、VT4关断；当电机反转时，当θr＝(30+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT3和VT4导通，同时将VT1、VT2、VT5、VT6关断，当θr＝(90+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT4和VT5导通，同时将VT1、VT2、VT3、VT6关断，当θr＝(150+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT5和VT6导通，同时将VT1、VT2、VT 3、VT4关断，当θr＝(210+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT6和VT1导通，同时将VT2、VT3、VT4、VT5关断，当θr＝(270+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT1和VT2导通，同时将VT3、VT4、VT5、VT6关断，当θr＝(330+α)°时，DSP控制器(6)输出信号至驱动芯片(7)，驱动功率主电路(5)中的VT2和VT3导通，同时将VT1、VT4、VT5、VT6关断；至此，实现无刷直流电机的换相校正。