CN103580559A - 电动自行车的电机控制器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种电动自行车的电机控制器及其控制方法，包括正弦波驱动器（1）、电机相线（2）、电机（3）、位置传感器（4），所述正弦波驱动器（1）通过电机相线（2）、位置传感器（4）分别与电机（3）电连接，所述位置传感器（4）是三相位置传感器，且所述电机控制器还包括电机相电流采样电感（5），电机相电流采样电感（5）安装在电机相线（2）上，并将采样结果反馈至正弦波驱动器（1）。控制方法包括设定矢量信号并传递给电机（3）；正弦波驱动器（1）比较位置传感器（4）检测并反馈的矢量信号和电机相电流采样电感（5）检测并反馈的相电流信号，并计算出矢量角度；计算出驱动器三相电流的分量；电机（3）输出连续变化的三相电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种可输出连续相电流的电动自行车的电机控制器及其控制方法。
背景技术
使用电能为驱动力的电动自行车因其造型轻便、不会造成尾气污染而被广泛使用，成为中国的主要出行工具之一。现有的电动自行车其驱动电机采用的是方波电流，其优点在于控制器结构简单，波形容易产生，但同时存在控制精度差、转矩波动大、车辆行驶噪音高、整车震动明显等缺点。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种行驶平稳、电机控制精度高的电动自行车的电机控制器。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种电动自行车的电机控制器，包括正弦波驱动器、电机相线、电机、位置传感器，所述正弦波驱动器通过电机相线、位置传感器分别与电机电连接，所述位置传感器是三相位置传感器，所述电机控制器还包括电机相电流采样电感，电机相电流采样电感安装在电机相线上，并将采样结果反馈至正弦波驱动器。
所述电机相电流采样电感是环形电感，该环形电感可单个地安装在电机的任一相线上。
本发明的目的之二是提供一种用于上述电动自行车的电机控制器的控制方法，使车辆的行驶噪声大大降低。
所述用于电机控制器的控制方法包括下述步骤：
1）通过正弦波驱动器设定矢量信号，并将该矢量信号传递给电机；
2）通过位置传感器检测电机实际输出的矢量信号并反馈给正弦波驱动器；
3）通过电机相电流采样电感检测正弦波驱动器输出的相电流信号并反馈给正弦波驱动器；
4）正弦波驱动器比较位置传感器反馈的实际输出矢量信号和电机相电流采样电感反馈的相电流信号，在矢量信号跳变沿后30°的位置检测并比较得出相电流信号与矢量信号的误差值α，实际矢量角度γ＝30°+α；
5）根据正弦波驱动器设定的矢量信号U，正弦波驱动器的SVPWM发生器的最大值t0，按以下公式计算出正弦波驱动器（1）三相电流的分量，即A相分量ta、B相分量tb、和C相分量tc；
tb＝2∪(3-1/2)sin(α)
ta＝∪[cos(α)-(3-1/2)sin(α)]
t0＝T0-ta-tb
6）根据实际矢量角度γ，按下表控制正弦波驱动器三相电流各开关桥臂A，B，C的开关状态，使电机（3）输出连续变化的三相电流：
本发明以正弦波驱动器取代传统的方波驱动器，并采用了三相位置传感器和电感，可以得到连续的三相电流，有效降低了车辆在行驶中所产生的噪音和震动，并且具有电机控制精度高等特点。
附图说明
附图1是本发明电机控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1给出的实施例对本发明作出进一步描述：
一种电动自行车的电机控制器，包括正弦波驱动器1、电机相线2、电机3、位置传感器4，所述正弦波驱动器1通过电机相线2、位置传感器4分别与电机3电连接，所述位置传感器4是三相位置传感器，所述电机控制器还包括电机相电流采样电感5，电机相电流采样电感5安装在电机相线2上，并将采样结果反馈至正弦波驱动器1。
所述电机相电流采样电感5是环形电感。
本发明的电机控制器，正弦波驱动器1通过电机相线2将三相电流传递至电机3。电机3和正弦波驱动器1之间还设置有三相位置传感器4，三相位置传感器4的信号成120°间隔分布。在任一相线2上安装环形电机相电流采样电感5，电机相线2从环形电机相电流采样电感5的中心经过，当电机相线2有电流时，在环形电机相电流采样电感5的两侧可以检测到相应的电压信号。
三相位置传感器4和环形电机相电流采样电感5分别将采集到的信号反馈给正弦波驱动器1，正弦波驱动器1经过比较两个信号，并通过空间电压矢量算法判断正弦波矢量角度所在扇区的位置，得到更精确的矢量角度值。
专用于电机控制器的控制方法具体为：
1)通过正弦波驱动器1设定矢量信号，并将该矢量信号传递给电机3；
2)通过位置传感器4检测电机3实际输出的矢量信号并反馈给正弦波驱动器1；
3)通过电机相电流采样电感5检测正弦波驱动器1输出的相电流信号并反馈给正弦波驱动器1；
4)正弦波驱动器1比较位置传感器4反馈的实际输出矢量信号和电机相电流采样电感5反馈的相电流信号，在矢量信号跳变沿后30°的位置检测并比较得出相电流信号与矢量信号的误差值α，实际矢量角度γ＝30°+α；
5)根据正弦波驱动器1设定的矢量信号U，正弦波驱动器1的SVPWM发生器的最大值t0，按以下公式计算出正弦波驱动器（1）三相电流的分量，即A相分量ta、B相分量tb、和C相分量tc；
tb＝2∪(3-1/2)sin(α)
ta＝∪[cos(α)-(3-1/2)sin(α)]
t0＝T0-ta-tb
其中，SVPWM发生器是指空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse WidthModulation)发生器。
6)根据实际矢量角度γ，按下表控制正弦波驱动器1三相电流各开关桥臂A，B，C的开关状态，使电机3输出连续变化的三相电流：
比如，当实际矢量角度γ为20°，即在0°到60°之间时，正弦波驱动器1的A相的上桥打开，B、C相的下桥打开，其余三桥臂闭合，电流从A相的上桥流向B、C相的下桥。
Claims (3)
1.一种电动自行车的电机控制器，包括正弦波驱动器（1）、电机相线（2）、电机（3）、位置传感器（4），所述正弦波驱动器（1）通过电机相线（2）、位置传感器（4）分别与电机（3）电连接，其特征在于：所述位置传感器（4）是三相位置传感器，且所述电机控制器还包括电机相电流采样电感（5），电机相电流采样电感（5）安装在电机相线（2）上，并将采样结果反馈至正弦波驱动器（1）。
2.根据权利要求1所述的电动自行车的电机控制器，其特征在于：所述电机相电流采样电感（5）是环形电感，可单个地安装在电机的任一相线上。
3.一种用于权利要求1电机控制器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
1）通过正弦波驱动器（1）设定矢量信号U，并将该矢量信号传递给电机（3）；
2）通过位置传感器（4）检测电机（3）实际输出的矢量信号并反馈给正弦波驱动器（1）；
3）通过电机相电流采样电感（5）检测正弦波驱动器（1）输出的相电流信号并反馈给正弦波驱动器（1）；
4）正弦波驱动器（1）比较位置传感器（4）反馈的实际输出矢量信号和电机相电流采样电感（5）反馈的相电流信号，在矢量信号跳变沿后30°的位置检测并比较得出相电流信号与矢量信号的误差值α，实际矢量角度γ＝30°+α；
5）根据正弦波驱动器（1）设定的矢量信号U，正弦波驱动器（1）的SVPWM发生器的最大值t0，按以下公式计算出正弦波驱动器（1）三相电流的分量，即A相分量ta、B相分量tb、和C相分量tc；
tb＝2∪(3-1/2)sin(α)
ta＝∪[cos(α)-(3-1/2)sin(α)]
t0＝T0-ta-tb
6）根据实际矢量角度γ，按下表控制正弦波驱动器（1）三相电流各开关桥臂A，B，C的开关状态，使电机（3）输出连续变化的三相电流：
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