CN105429546A - 一种无刷直流电机转速的辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机转速的辨识方法，步骤是：在无刷直流电机定子上，对三相绕组各设置1个磁链传感器，检测得到三相定子磁链，并对三相定子磁链微分，得到电机三相扩展反电势；通过电流传感器检测得到无刷直流电机三相相电流，将所述电机三相扩展反电势分别减去所述无刷直流电机三相相电流的微分与无刷直流电机三相相电感之乘积，得到无刷直流电机三相相反电势；利用所述无刷直流电机三相相反电势和电机反电势系数计算得到无刷直流电机转速。本发明的无刷直流电机转速的辨识方法，所需的电机参数少，结构简单，计算量小，辨识精度高，实时性好。

Description

一种无刷直流电机转速的辨识方法

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机，尤其涉及一种无刷直流电机转速的辨识方法，属于无刷直流电机控制技术领域。

背景技术

无刷直流电机具有结构简单、功率密度高、控制简单等诸多优点。近年来，无刷直流电机在高性能调速系统和伺服控制系统等工业领域中得到了日益广泛的应用。

无刷直流电机闭环控制中，转速的辨识对于电机的稳定运行具有重要的影响。若转速辨识不准，将导致无刷直流电机调速精度差、伺服效果不良，严重时会使无刷直流电机不能正常运行。目前，公知的现有技术，一是采用霍尔传感器、光电编码器等各种传感器检测电机转速，但这种方法硬件成本高，且会降低电机控制系统可靠性；另一种方法利用电机电压、电流信号，通过各种观测器方法观测电机转速，但这种方法算法往往非常复杂，难以实际应用。

因此，现有技术的转速辨识效果存在诸多问题，难以满足无刷直流电机闭环控制要求。如何实时准确辨识无刷直流电机转速，是现有技术有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决无刷直流电机高性能控制中电机转速难以实时准确辨识的问题，而提出一种无刷直流电机转速的辨识方法。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种无刷直流电机转速的辨识方法，包括如下步骤：

步骤1：计算无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势；

步骤2：计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势；

步骤3：计算无刷直流电机转速。

上述所述步骤1计算无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势的方法是：检测无刷直流电机A、B、C三相定子磁链，利用下式得到无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_{ea}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sa}}{dt}\\ e_{eb}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sb}}{dt}\\ e_{ec}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sc}}{dt}\end{array}\right.$

其中，ψ_sa、ψ_sb、ψ_sc分别为无刷直流电机A、B、C三相定子磁链。

上述所述检测无刷直流电机A、B、C三相定子磁链的方法是：在无刷直流电机定子上，对A、B、C相绕组各设置1个磁链传感器，利用各磁链传感器检测得到各相定子磁链。

上述步骤2所述的计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势的方法是：将所述A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec分别减去A、B、C三相相电流i_a、i_b、i_c的微分与无刷直流电机A、B、C三相相电感之乘积，计算得到无刷直流电机A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_a=e_{ea}-L_a\frac{{\mathrm{di}}_a}{dt}\\ e_b=e_{eb}-L_b\frac{{\mathrm{di}}_b}{dt}\\ e_c=e_{ec}-L_c\frac{{\mathrm{di}}_c}{dt}\end{array}\right.$

其中，e_ea、e_eb、e_ec分别为无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势，L_a、L_b、L_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电感，i_a、i_b、i_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电流。

上述所述无刷直流电机A、B、C三相相电流是利用电流传感器检测得到。

上述采用所述无刷直流电机A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c，以及无刷直流电机反电势系数K_e，利用下式计算得到无刷直流电机转速n：

$n=\frac{e_a+e_b+e_c}{3K_e}.$

本发明的方法，所需的电机参数少，结构简单，计算量小，辨识精度高，实时性好。

附图说明

图1为一种无刷直流电机转速的辨识方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的一种无刷直流电机转速的辨识方法，包括下列步骤：

步骤1：计算无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势

在无刷直流电机定子上，对A、B、C相绕组各设置1个磁链传感器，各磁链传感器检测得到的A、B、C相定子磁链分别为ψ_sa、ψ_sb、ψ_sc，将ψ_sa、ψ_sb、ψ_sc微分，得到无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_{ea}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sa}}{dt}\\ e_{eb}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sb}}{dt}\\ e_{ec}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sc}}{dt}\end{array}\right.$

步骤2：计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势

采用上述无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec以及通过电流传感器检测得到的A、B、C三相相电流i_a、i_b、i_c，将A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec分别减去A、B、C三相相电流i_a、i_b、i_c微分与无刷直流电机A、B、C三相相电感的乘积，得到A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_a=e_{ea}-L_a\frac{{\mathrm{di}}_a}{dt}\\ e_b=e_{eb}-L_b\frac{{\mathrm{di}}_b}{dt}\\ e_c=e_{ec}-L_c\frac{{\mathrm{di}}_c}{dt}\end{array}\right.$

L_a、L_b、L_c分别为无刷直流电机A、B、C三相的相电感。

步骤3：计算无刷直流电机转速

采用上述无刷直流电机A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c，以及无刷直流电机反电势系数K_e，计算得到无刷直流电机转速n：

$n=\frac{e_a+e_b+e_c}{3K_e}.$

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的等效改变和变形，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种无刷直流电机转速的辨识方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：计算无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势；

步骤2：计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势；

步骤3：计算无刷直流电机转速。

2.如权利要求1所述的一种无刷直流电机转速的辨识方法，其特征在于，所述步骤1计算无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势的方法是：检测无刷直流电机A、B、C三相定子磁链，利用下式得到无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_{ea}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sa}}{dt}\\ e_{eb}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sb}}{dt}\\ e_{ec}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sc}}{dt}\end{array}\right.$

其中，ψ_sa、ψ_sb、ψ_sc分别为无刷直流电机A、B、C三相定子磁链。

3.如权利要求2所述的一种无刷直流电机转速的辨识方法，其特征在于，所述检测无刷直流电机A、B、C三相定子磁链的方法是：在无刷直流电机定子上，对A、B、C相绕组各设置1个磁链传感器，利用各磁链传感器检测得到各相定子磁链。

4.如权利要求1所述的一种无刷直流电机转速的辨识方法，其特征在于，步骤2所述的计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势的方法是：将所述A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec分别减去A、B、C三相相电流i_a、i_b、i_c的微分与无刷直流电机A、B、C三相相电感之乘积，计算得到无刷直流电机A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_a=e_{ea}-L_a\frac{{\mathrm{di}}_a}{dt}\\ e_b=e_{eb}-L_b\frac{{\mathrm{di}}_b}{dt}\\ e_c=e_{ec}-L_c\frac{{\mathrm{di}}_c}{dt}\end{array}\right.$

其中，e_ea、e_eb、e_ec分别为无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势，L_a、L_b、L_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电感，i_a、i_b、i_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电流。

5.如权利要求4所述的一种无刷直流电机转速的辨识方法，其特征在于：所述无刷直流电机A、B、C三相相电流是利用电流传感器检测得到。

6.如权利要求1所述的一种无刷直流电机转速的辨识方法，其特征在于：步骤3所述的计算无刷直流电机转速的方法是，采用所述无刷直流电机A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c，以及无刷直流电机反电势系数K_e，利用下式计算得到无刷直流电机转速n：

$n=\frac{e_a+e_b+e_c}{3K_e}.$