[发明专利]高速无刷直流电机内功角自稳定后馈补偿控制方法

说明书

本发明涉及一种高速无刷直流电机内功角自稳定后馈补偿控制方法，根据电机的三相反电势和三相电流得到反电势和电流的角度值，根据反电势和电流的角度差计算内功角补偿值。基于内功角补偿值计算αβ坐标系下的电压矢量，利用PWM计算模块产生PWM波，驱动逆变器的开关管，进而带动电机，实现内功角的自稳定后馈补偿。有益效果是：无刷直流电机为感性负载，电机相电流会滞后反电势，滞后角度随着电机转速的增加而增大。本发明方法，对滞后角度进行自稳定后馈补偿，保证了无刷直流电机在不同的转速情况下相电流和反电势的同相位，使得电机在相同的定子电流和反电势情况下输出最大的电磁转矩。

技术领域

本发明属于无刷直流电机内功角的补偿控制方法，涉及一种高速无刷直流电机内功角自稳定后馈补偿控制方法，特别是在高速状态下内功角的自稳定后馈补偿控制方法。

背景技术

无刷直流电机具有结构简单、功率密度高的优点，在汽车电子、医疗器械和航空航天领域都有较为广泛的应用，高速无刷直流电机的转速高，输出转矩小，适用于风机、压缩机等负载较轻的场合。

无刷直流电机反电势与输出电流之间的相位角称为内功角，电机为感性负载，随着电机转速的增大，电机等效感抗增大，致使电机内功角增大。此时电机的三相反电势和三相电流之间有相位差，不能保证电机输出最大的电磁转矩。此外，内功角的大小随着电机转速的变化而变化，需要一种内功角的自稳定补偿方法。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高速无刷直流电机内功角自稳定后馈补偿控制方法，解决无刷直流电机在高速状态下内功角增大的问题。

技术方案

一种高速无刷直流电机内功角自稳定后馈补偿控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：利用无刷直流电机的三相反电势和三相电流，分别采用3s/2s变换，计算反电势和电流的角度值；

反电势角度θ_e：

3s/2s变换方程表示为：

反电势角度值θ_e为：

其中：e_a、e_b和e_c分别为电机三相反电势，3s/2s变换将反电势从三相静止坐标系变换至αβ坐标系，e_α和e_β为αβ坐标系下的反电势；

电流角度值θ_i：

3s/2s变换方程为：

电流角度值θ_i为：

其中：i_a、i_b和i_c分别为电机三相电流，3s/2s变换将电流从三相静止坐标系变换至αβ坐标系，i_α和i_β为αβ坐标系下的电流；

步骤2：利用反电势与电流的角度值得到角度差θ'＝|θ_i-θ_e|，采用PI调节器，以θ'为PI调节器的输入，以0作为PI调节器的另一个输入，PI调节器输出内功角补偿值θ₀；

步骤3：对αβ坐标系下的电压矢量u_α、u_β进行模值计算，得到模值角度计算得到变换角

将内功角补偿值叠加至变换角得到实际变换角θ＝θ^*+θ₀；

以实际变换角重新计算αβ坐标系下的电压矢量：u′_α、u′_β