CN104716875A - 一种减小高性能无刷直流电机转矩脉动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减小高性能无刷直流电机转矩脉动的方法，当定子电阻变化小时增加电磁功率闭环减小因外界因素引起的转矩脉动，定子电阻变化大时，增加有功功率闭环减小定子电阻的影响。本发明通过定子电阻观测器，准确及时改变三闭环控制为四闭环控制，最终达到减小无刷直流电机转矩脉动的目的。

Description

一种减小高性能无刷直流电机转矩脉动的方法
技术领域
本发明涉及电机控制方法领域，具体是一种减小高性能无刷直流电机转矩脉动的方法。
背景技术
在高性能无刷直流电机应用领域，一些干扰引起的电磁转矩脉动无法被忽略，比如温度引起的磁链变化。永磁体因温度的升高，磁通容易发生改变，当磁通发生改变后，引起电机转矩下降，同时转速下降。在传统的速度环的作用下，可以使转矩回归期望值，达到转速上升，但是所引起的电磁转矩脉动却是无法消除的，特别是在磁链发生急剧变化的情况下，转矩脉动问题将更加突出。通过电磁功率闭环补偿控制相对简单，但是容易受到定子电阻变化的影响，输入功率与电磁功率的差值可以反应出定子电阻所产生的影响。从理论上增加电磁功率闭环和输入功率闭环，可以做到减小外界因素造成无刷直流电机参数变化所产生的转矩脉动，适用于高性能无刷直流电机应用领域。
发明内容    本发明的目的是提供一种减小高性能无刷直流电机转矩脉动的方法，以解决现有技术存在的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种减小高性能无刷直流电机转矩脉动的方法，其特征在于：采用观测器观测定子电阻变化值，增加电磁功率闭环和输入功率闭环进行母线电流补偿，增加的电磁功率闭环和输入功率闭环并非同时加入，通过观测器观测定子电阻变化情况，当定子电阻相对于初始值变化没有超过一定范围时，通过电磁功率闭环，消除磁链扰动引起的电磁转矩波动，当定子绕组相对于初始值变化超过一定范围时，再增加输入功率闭环以平衡定子电阻变化对电磁功率闭环的影响。
本发明针对在恶劣环境下或者在电机性能要求高的条件下，在传统双闭环控制的基础上，增加电磁功率闭环和输入功率闭环，减小电磁转矩脉动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在高性能无刷直流电机应用中，通过三闭环控制向四闭环控制的切换过程，减小了环境因素引起的转矩脉动。
附图说明
图1为有位置传感器无刷直流电机的控制原理图。
图2为有位置传感器无刷直流电机的闭环控制流程图。
图3为无位置传感器无刷直流电机的控制原理图。
图4为无位置传感器无刷直流电机的闭环控制流程图。
具体实施方式
一种减小高性能无刷直流电机转矩脉动的方法，采用观测器观测定子电阻变化值，增加电磁功率闭环和输入功率闭环进行母线电流补偿，增加的电磁功率闭环和输入功率闭环并非同时加入，通过观测器观测定子电阻变化情况，当定子电阻相对于初始值变化没有超过一定范围时，通过电磁功率闭环，消除磁链扰动引起的电磁转矩波动，当定子绕组相对于初始值变化超过一定范围时，再增加输入功率闭环以平衡定子电阻变化对电磁功率闭环的影响。
新型有位置传感器无刷直流电机控制框图如图1所示，步骤如下：
第一步：无刷直流电机通过启动进入速度闭环控制，进入闭环后程序流程图如图2所示，此时定子电阻观测器开启，记录下初试定子电阻信息供比较使用，通过电阻观测器关闭S1开关，接入电磁功率闭环，增加ΔIp1对母线电流进行补偿。
第二步：结合霍尔信号和电流参考值，可以得到每一时刻导通相所需要电流，通过电流传感器测得实际的电流信号，三相电流参考值与相电流实际值进入电流滞环控制。
第三步：当定子电阻观测器观测到定子电阻发生变化超过规定范围ΔR后，关闭S2开关，接入输入功率闭环增加ΔIp2进一步对母线电流进行补偿。
新型无位置传感器无刷直流电机控制框图如图3所示，步骤如下：
第一步：无刷直流电机通过启动进入速度闭环控制，进入闭环后程序流程图如图4所示，此时定子电阻观测器开启，记录下初试定子电阻信息供比较使用，当定子电阻观测器与转子位置观测器采用同一注入信号观测方法时，合并两观测器以简化控制环节；当两个观测器不采用注入信号方法时，定子电阻观测器和转子位置观测器通过母线电流电压信号和线电流电压分别观测。
第二步：通过电阻观测器关闭S1开关，接入电磁功率闭环，增加ΔIp1对母线电流进行补偿，结合转子观测器估算的转子位置和母线电流参考值，可以得到每一时刻导通相所需要电流，通过电流传感器测得实际的相电流信号，三相电流参考值与相电流实际值进入电流滞环控制。
第三步：当定子电阻观测器观测到定子电阻发生变化超过规定范围ΔR后，关闭S2开关，接入输入功率闭环增加ΔIp2进一步对母线电流进行补偿。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种减小高性能无刷直流电机转矩脉动的方法，其特征在于：采用观测器观测定子电阻变化值，增加电磁功率闭环和输入功率闭环进行母线电流补偿，增加的电磁功率闭环和输入功率闭环并非同时加入，通过观测器观测定子电阻变化情况，当定子电阻相对于初始值变化没有超过一定范围时，通过电磁功率闭环，消除磁链扰动引起的电磁转矩波动，当定子电阻相对于初始值变化超过一定范围时，再增加输入功率闭环以平衡定子电阻变化对电磁功率闭环的影响。
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