CN104393800B - 一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法 - Google Patents

一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104393800B
CN104393800B CN201410679436.8A CN201410679436A CN104393800B CN 104393800 B CN104393800 B CN 104393800B CN 201410679436 A CN201410679436 A CN 201410679436A CN 104393800 B CN104393800 B CN 104393800B
Authority
CN
China
Prior art keywords
brshless
motor
phase
voltage source
electric current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410679436.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104393800A (zh
Inventor
魏海峰
张懿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Kai Kai Intelligent Technology Co., Ltd.
Original Assignee
Jiangsu University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University of Science and Technology filed Critical Jiangsu University of Science and Technology
Priority to CN201410679436.8A priority Critical patent/CN104393800B/zh
Publication of CN104393800A publication Critical patent/CN104393800A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104393800B publication Critical patent/CN104393800B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置，包括电压型逆变器、控制器和电流采集模块，其中，所述电压型逆变器的输出端分别对应连接无刷直流电机的三相绕组，所述电流采集模块的输入端连接无刷直流电机的三相绕组，用于采集流经三相绕组的电流，并将采集的电流送入控制器；所述控制器的输入端还连接无刷直流电机的霍尔信号输出端，且所述控制器的输出端分别连接电压型逆变器，通过对电压型逆变器的控制实现对无刷直流电机各相是否导通的控制。此装置可通过维持电流不变的方式抑制转矩脉动。本发明还公开一种基于无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置的抑制方法。

Description

一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法
技术领域
本发明属于电子控制领域，特别涉及一种基于维持电流不变的无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法。
背景技术
无刷直流电机具有体积小、性能好、结构简单、可靠性高、输出转矩大等优点，然而无刷直流电机换相时产生的换相转矩脉动，可引起电机抖动、噪声，限制了该类电机的应用范围。以无刷直流电机二二导通、三相六状态为例，低速运转的无刷直流电机在换相的时候，不变相的电流会有所变化，这就产生了转矩脉动，归其原因是导通相的电流变化太快，所以减缓导通相电流变化，使不变相的电流趋于不变能起到抑制转矩脉动的作用。本案正是基于这种思路而形成。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法，其可通过维持电流不变的方式抑制转矩脉动。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置，包括电压型逆变器、控制器和电流采集模块，其中，所述电压型逆变器的输出端分别对应连接无刷直流电机的三相绕组，所述电流采集模块的输入端连接无刷直流电机的三相绕组，用于采集流经三相绕组的电流，并将采集的电流送入控制器；所述控制器的输入端还连接无刷直流电机的霍尔信号输出端，且所述控制器的输出端分别连接电压型逆变器，通过对电压型逆变器的控制实现对无刷直流电机各相是否导通的控制。
上述电压型逆变器包括直流电压源和三相桥式逆变器，三相桥式逆变器由6个功率管MOS1-MOS6两两一组先串联再并联形成，所述直流电压源连接三相桥式逆变器的输入端，而三相桥式逆变器的三个输出端作为电压型逆变器的输出端，分别对应连接无刷直流电机的三相绕组。
上述电压型逆变器还包括三个电容器，三个电容器的一端分别与三相桥式逆变器的三个输出端对应连接，三个电容器的另一端连接于一点。
一种基于如前所述的无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置的抑制方法，包括如下步骤：
(1)控制器采集无刷直流电机的霍尔信号，并根据采集到的霍尔信号计算得到无刷直流电机在换相时的导通相X和不变相Y；
(2)电流采集模块分别采集不变相Y在换相时的电流Iy和稳定时的电流Iy1；
(3)控制器对前述电流Iy、Iy1进行判断，若换相时|Iy-Iy1|＞a，则控制导通相X关断，返回步骤(2)；若|Iy-Iy1|＜a，则控制换相时新的导通相X导通，进入步骤(4)；其中，a表示不变相Y稳定时的电流Iy1的百分之一；
(4)继续判断Iy是否趋于稳定，若不稳定则返回步骤(2)，稳定则结束。
上述步骤(4)中，若Iy的变动幅度在1％内，判断其趋于稳定。
采用上述方案后，本发明通过减缓换相时导通相的电流上升速度来使不变相电流趋于不变，从而达到抑制转矩脉动的作用，结构简单。
附图说明
图1是本发明抑制装置的整体架构图；
图2是无刷直流电机各相绕组的感应电势和输入电流图；
其中，(a)、(b)、(c)分别表示A、B、C三相绕组的感应电势，(d)、(e)、(f)分别表示A、B、C三相绕组的输入电流；
图3是本发明抑制方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置，用于对图1中的无刷直流电机进行控制，所述抑制装置包括电压型逆变器、控制器和电流采集模块，其中，电压型逆变器包括直流电压源、三相桥式逆变器和三个电容器，三相桥式逆变器由6个功率管MOS1-MOS6两两一组先串联再并联形成，所述直流电压源连接三相桥式逆变器的输入端，而三个电容器的一端分别与三相桥式逆变器的三个输出端对应连接，三个电容器的另一端连接于一点，且三相桥式逆变器的三个输出端作为电压型逆变器的输出端；所述电压型逆变器的输出端分别对应连接无刷直流电机的三相绕组(也即三个电容器并联在三相绕组两端，用于吸收换流时负载电感中存储的能量)；所述电流采集模块的输入端连接无刷直流电机的三相绕组，用于采集流经三相绕组的电流，并将采集的电流送入控制器；所述控制器(本实施例采用单片机)的输入端还连接无刷直流电机的霍尔信号输出端，且所述控制器的输出端分别连接电压型逆变器中的6个功率管的控制端，用于控制各功率管的开通与关闭。
如图2所示，是无刷直流电机各相绕组的感应电势和输入电流图，三相反电动势为梯形波，梯形波平顶宽度为120°电角，三相对称，控制电流为理想方波，与梯形波反电动势平顶等宽，电流与反电动势同正负，在某一运行状态里，电磁转矩正比于各相感应电动势和输入电流乘积之和。
配合图3所示，本发明还提供一种基于前述无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置的抑制方法，包括如下步骤：
(1)控制器采集无刷直流电机的霍尔信号，并根据采集到的霍尔信号计算得到无刷直流电机在换相时的导通相X和不变相Y；其中，X、Y均指代三相绕组A、B、C，且存在如表1所示的对应状态；
表1
状态 1 2 3 4 5 6
霍尔器状态 110 100 101 001 011 010
导通相 B+C- B+A- C+A- C+B- A+B- A+C-
不变相 A C B A C B
(2)电流采集模块分别采集不变相Y在换相时的电流Iy和稳定时的电流Iy1；
(3)控制器对前述电流Iy、Iy1进行判断，若换相时|Iy-Iy1|＞a，则通过对功率管的通断控制，控制导通相X关断，返回步骤(2)；若|Iy-Iy1|＜a，则通过对相应功率管的通断控制，控制换相时新的导通相X导通，进入步骤(4)，其中，a表示不变相Y稳定时的电流Iy1的百分之一；
(4)继续判断Iy的变动，当其变动幅度在1％内，判断其趋于稳定状态，若不稳定则返回步骤(2)，稳定则结束。
综上，本发明一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法，根据无刷直流电机换相时不变相电流的变化，调节导通相的导通或者关断状态，来使换相转矩脉动减小，达到无刷直流电机低速运行时转矩脉动小的要求。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置的抑制方法，所述无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置包括电压型逆变器、控制器和电流采集模块，其中，所述电压型逆变器的输出端分别对应连接无刷直流电机的三相绕组，所述电流采集模块的输入端连接无刷直流电机的三相绕组，用于采集流经三相绕组的电流，并将采集的电流送入控制器；所述控制器的输入端还连接无刷直流电机的霍尔信号输出端，且所述控制器的输出端分别连接电压型逆变器，通过对电压型逆变器的控制实现对无刷直流电机各相是否导通的控制；
其特征在于：所述抑制方法包括如下步骤：
(1)控制器采集无刷直流电机的霍尔信号，并根据采集到的霍尔信号计算得到无刷直流电机在换相时的导通相X和不变相Y；
(2)电流采集模块分别采集不变相Y在换相时的电流Iy和稳定时的电流Iy1；
(3)控制器对前述电流Iy、Iy1进行判断，若换相时|Iy-Iy1|＞a，则控制导通相X关断，返回步骤(2)；若|Iy-Iy1|＜a，则控制换相时新的导通相X导通，进入步骤(4)；其中，a表示不变相Y稳定时的电流Iy1的百分之一；
(4)继续判断Iy是否趋于稳定，若不稳定则返回步骤(2)，稳定则结束。
2.如权利要求1所述的一种基于无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置的抑制方法，其特征在于：所述步骤(4)中，若Iy的变动幅度在1％内，判断其趋于稳定。
3.如权利要求1所述的一种基于无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置的抑制方法，其特征在于：所述电压型逆变器包括直流电压源和三相桥式逆变器，三相桥式逆变器由6个功率管MOS1-MOS6两两一组先串联再并联形成，所述直流电压源连接三相桥式逆变器的输入端，而三相桥式逆变器的三个输出端作为电压型逆变器的输出端，分别对应连接无刷直流电机的三相绕组。
4.如权利要求3所述的一种基于无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置的抑制方法，其特征在于：所述电压型逆变器还包括三个电容器，三个电容器的一端分别与三相桥式逆变器的三个输出端对应连接，三个电容器的另一端连接于一点。
CN201410679436.8A 2014-11-24 2014-11-24 一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法 Active CN104393800B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410679436.8A CN104393800B (zh) 2014-11-24 2014-11-24 一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410679436.8A CN104393800B (zh) 2014-11-24 2014-11-24 一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104393800A CN104393800A (zh) 2015-03-04
CN104393800B true CN104393800B (zh) 2017-04-05

Family

ID=52611650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410679436.8A Active CN104393800B (zh) 2014-11-24 2014-11-24 一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104393800B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108988703A (zh) * 2018-08-13 2018-12-11 魏海峰 一种新型的无刷直流电机开通相pwm控制方法
CN108964528A (zh) * 2018-08-13 2018-12-07 夏怀琴 无刷直流电机低速转矩波动控制装置及控制方法
CN110429875B (zh) * 2019-08-23 2021-05-14 四川名兴机电装备有限公司 霍尔乱序下无刷直流电机的驱动方法及系统
CN114204862B (zh) * 2021-11-15 2023-09-12 江苏科技大学 一种提高无刷直流电机低速性能的装置及方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009157097A1 (ja) * 2008-06-27 2009-12-30 国立大学法人 東京工業大学 Ｐｍモータ駆動電源装置
EP2267882A1 (de) * 2009-06-24 2010-12-29 ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG "Verfahren und Steuersystem zum Ansteuern eines bürstenlosen Elektromotors"
CN101741299B (zh) * 2010-01-20 2012-05-30 哈尔滨工业大学 四开关三相逆变器供电的无刷直流电机调速方法
CN101783637B (zh) * 2010-03-19 2012-01-04 哈尔滨工业大学 无刷直流电机的磁链自控式直接转矩控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104393800A (zh) 2015-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104378026B (zh) 一种无刷直流电机高速转矩脉动控制装置及控制方法
US9837924B1 (en) Precharge apparatus for power conversion system
CN104393800B (zh) 一种无刷直流电机低速转矩脉动的抑制装置及抑制方法
CN105141019A (zh) 一种电动汽车充电系统
CN105119536B (zh) 一种电机驱动器拓扑及其控制方法
CN106712107B (zh) 一种应用于并网变流器并联运行的优化功率分配方法
CN104410341A (zh) 基于直流电压调节的低速转矩脉动抑制装置及抑制方法
CN105703689A (zh) 大功率无刷双馈电机三电平双向变频调速系统
CN202721450U (zh) 全可控能量回馈装置
JP6265345B2 (ja) 速度センサレスモータ制御装置および速度センサレスモータ始動方法
JP2012135141A (ja) モータ駆動システム
CN103595312A (zh) 基于电流型逆变器的无刷直流电机控制装置及控制方法
CN202997986U (zh) 一种直流无刷电机驱动装置
CN107960144A (zh) 逆变器装置
CN104410340A (zh) 基于直流母线电压调节的高速转矩脉动抑制装置及其方法
CN104410338A (zh) 抑制无刷直流电机高速转矩脉动的控制装置及控制方法
Keiichiro Basic study on an EDLC and DC voltage hybrid traction system with a direct converter
CN203071823U (zh) 基于功率单元并联的级联式高压变频器
CN207098949U (zh) 一种永磁同步电机无电解电容功率变换器
CN203166545U (zh) 具有lcl滤波功能的电梯能量回馈电路
CN202841050U (zh) 一种具有能量回馈功能的级联型高压变频器调速系统
CN205249046U (zh) 一种变频器能耗制动及上电缓冲电路
CN104333257B (zh) 一种基于飞轮储能的交流电源及其控制方法
CN104410339A (zh) 抑制无刷直流电机低速转矩脉动的控制装置及控制方法
CN204031037U (zh) 载人型高速矿用车牵引逆变器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wei Haifeng

Inventor after: Zhang Yi

Inventor after: Chu Jianhua

Inventor after: Wang Gang

Inventor before: Wei Haifeng

Inventor before: Zhang Yi

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170816

Address after: Wuzhong District Mudu town Mu Xu Road Suzhou Jiangsu province 215100 City No. 19

Patentee after: Jiangsu Kai Kai Intelligent Technology Co., Ltd.

Address before: Meng Xi Road 212003 Zhenjiang city of Jiangsu province Jingkou District No. 2

Patentee before: Jiangsu University of Science and Technology