CN108599639A - 一种无刷直流电机消磁控制装置及方法 - Google Patents

一种无刷直流电机消磁控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机消磁控制装置及方法，该控制装置由逆变器，电机三相电枢绕组，3个吸收电路组成，电路简单，能够提高无传感器无刷直流电机换相的可靠性。该控制方法，通过在电机换相期间，使连接至电枢绕组三相中不导通的一相的吸收电路工作，将其由自感现象产生的电能储存在吸收电路中的电容内，能够消除电枢绕组自感效应对反电势过零检测造成的干扰。

Description

一种无刷直流电机消磁控制装置及方法
技术领域
本发明涉及无传感器无刷直流电机换相领域，特别是涉及一种无刷直流电机消磁控制装置及方法。
背景技术
无刷直流电机具有良好的线性调速、高质高效平滑运转特性，结构简单，体积小，重量轻，效率高，功率因素高，转矩/重量比高，转动惯量低，易于散热，易于维护保养等优点，因此应用范围相当广泛。随着电力电子器件的迅速发展，直流无刷电机利用电子换相器件取代了机械电刷和换向片，极大地提高了工业制造以及相关自动化电力系统部门的生产效率与质量，同时考虑到系统成本以及运行可靠性，无刷直流电机无位置传感器控制得到越来越广泛的应用。因反电势过零检测法具有线路简单、技术成熟、成本低、简单易行、可靠等众多优点，使其成为比较理想且应用最多的无位置传感器无刷直流电机控制方法。在实际的无刷直流电机绕组换相过程中，由于换相绕组电流突然减小，其线圈的自身电感会在续流期间，成为一个电动势产生者，而且方向和原来相反，并叠加在中性点之上，导致换相绕组端电压冲击现象，产生消磁事件，对换相绕组反电势过零检测造成了极大干扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种无刷直流电机消磁控制装置及方法，能够消除电枢绕组自感效应对反电势过零检测造成的干扰。
为了达到上述目的，本发明的一种无刷直流电机消磁控制的技术方案是：
一种无刷直流电机消磁控制装置，所述控制装置包括逆变器、电机三相电枢绕组、第一吸收电路、第二吸收电路及第三吸收电路；其中，所述逆变器依次由3对MOS管桥臂连接而成，输出连接至电机三相电枢绕组；所述第一吸收电路一端连接至A相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点；所述第二吸收电路一端连接至B相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点；所述第三吸收电路一端连接至C相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点。
优选的，所述第一吸收电路由IGBT11、IGBT12、电阻R11、电阻R12及电容C11组成，其中IGBT12与电阻R12串联构成第一串联电路，电容C11并联至所述第一串联电路两端构成第一并联电路，电阻R11与IGBT11串联后串联至所述第一并联电路；所述第二吸收电路由IGBT21、IGBT22、电阻R21、电阻R22及电容C21组成，其中IGBT22与电阻R22串联构成第二串联电路，电容C21并联至所述第二串联电路两端构成第二并联电路，电阻R21与IGBT21串联后串联至所述第二并联电路；所述第三吸收电路由IGBT31、IGBT32、电阻R31、电阻R32及电容C31组成，其中IGBT32与电阻R32串联构成第三串联电路，电容C31并联至所述第三串联电路两端构成第三并联电路，电阻R31与IGBT31串联后串联至所述第三并联电路。
优选的，所述电容C11、电容C21及电容C31均为聚酯电容。
优选的，所述第一吸收电路、第二吸收电路及第三吸收电路用于消耗电机绕组由自感现象产生的电能。
一种无刷直流电机消磁控制方法，包括以下步骤，
步骤一、电机刚启动时，得到三相绕组其中任意一相停止导通至该相反电势过零的时间为T；
步骤二、电机换相期间，A相绕组由导通变为不导通时，第一吸收电路工作，工作时间为T，T时间内IGBT11导通，IGBT12关断，A相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C11上；T时间结束后，第一吸收电路停止工作，IGBT11关断，IGB12导通，第一吸收电路工作期间储存在电容C11上的电能释放并消耗在电阻R12上；
B相绕组由导通变为不导通时，第二吸收电路工作，工作时间为T，T时间内IGBT21导通，IGBT22关断，B相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C21上；T时间结束后，第二吸收电路停止工作，IGBT21关断，IGBT22导通，第二吸收电路工作期间储存在电容C21上的电能释放并消耗在电阻R22上；
C相绕组由导通变为不导通时，第三吸收电路工作，工作时间为T，T时间内IGB31导通，IGBT32关断，C相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C31上；T时间结束后，第三吸收电路停止工作，IGBT31关断，IGB32导通，第三吸收电路工作储存在电容C31上的电能释放并消耗在电阻R32上；
电机换相期间不断重复上述步骤。
优选的，所述IGBT11、IGBT12、IGBT21、IGBT22、IGBT31及IGBT32均由DSP控制。
与现有技术相比，本发明的技术方案的优点和有益效果主要是：
本发明技术方案中的无刷直流电机消磁控制电路，结构简单，成本低，安全可靠，易于安装，能够提高无传感器无刷直流电机换相的可靠性。
本发明的无刷直流电机消磁控制方法，通过IGBT的导通和关断及聚酯电容储存电能的性质，较好的消除了电枢绕组自感效应对反电势过零检测造成的干扰。
附图说明
图1为本发明具体实施例的无刷直流电机消磁控制装置示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。
如图1所示，本发明的一种无刷直流电机消磁控制装置，所述控制装置包括逆变器、电机三相电枢绕组、第一吸收电路1、第二吸收电路2及第三吸收电路3；其中，所述逆变器依次由3对MOS管桥臂连接而成，输出连接至电机三相电枢绕组；所述第一吸收电路1一端连接至A相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点；所述第二吸收电路2一端连接至B相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点；所述第三吸收电路3一端连接至C相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点。
具体的，所述第一吸收电路1由IGBT11、IGBT12、电阻R11、电阻R12及电容C11组成，其中IGBT12集电极与电阻R12第一端串联形成第一串联电路，电容C11并联至所述第一串联电路两端构成第一并联电路，电阻R11第一端与IGBT11发射极串联后串联至所述第一并联电路，IGBT11集电极与R12第二端连接，IGBT12发射极连接中性点。
所述第二吸收电路2由IGBT21、IGBT22、电阻R21、电阻R22及电容C21组成，其中IGBT22集电极与电阻R22第一端串联构成第二串联电路，电容C21并联至所述第二串联电路两端构成第二并联电路，电阻R21第一端与IGBT21发射极串联后串联至所述第二并联电路，IGBT21集电极与R22第二端连接，IGBT22发射极连接中性点。
所述第三吸收电路3由IGBT31、IGBT32、电阻R31、电阻R32及电容C31组成，其中IGBT32集电极与电阻R32第一端串联构成第三串联电路，电容C31并联至所述第三串联电路两端构成第三并联电路，电阻R31第一端与IGBT31发射极串联后串联至所述第三并联电路，IGBT31集电极与R32第二端连接，IGBT32发射极连接中性点。
A相绕组、B相绕组和C相绕组第一端共接形成中性点，A相绕组第二端分别连接R11第二端和逆变电路第一输出端，B相绕组第二端分别连接R21第二端和逆变电路第二输出端，C相绕组第二端分别连接R31第二端和逆变电路第三输出端。
所述电容C11、电容C21及电容C31均为聚酯电容。在本实施例中，电容C11，电容C21及电容C31采用额定电压为50V，容量为1μF的聚酯电容。
所述第一吸收电路1、第二吸收电路2及第三吸收电路3用于消耗电机绕组由自感现象产生的电能。
下面结合图1叙述本实施例的无刷直流电机消磁控制方法，所述控制方法包括下列步骤：
步骤一、电机刚启动时，得到三相绕组其中任意一相停止导通至该相反电势过零的时间为T。
步骤二、电机换相期间，A相绕组由导通变为不导通时，第一吸收电路1工作，工作时间为T，T时间内IGBT11导通，IGBT12关断，A相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C11上；T时间结束后，第一吸收电路1停止工作，IGBT11关断，IGBT12导通，第一吸收电路1工作期间储存在电容C11上的电能释放并消耗在电阻R12上。
B相绕组由导通变为不导通时，第二吸收电路2工作，工作时间为T，T时间内IGBT21导通，IGBT22关断，B相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C21上；T时间结束后，第二吸收电路2停止工作，IGBT21关断，IGBT22导通，第二吸收电路2工作期间储存在电容C21上的电能释放并消耗在电阻R22上。
C相绕组由导通变为不导通时，第三吸收电路3工作，工作时间为T，T时间内IGBT31导通，IGBT32关断，C相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C31上；T时间结束后，第三吸收电路3停止工作，IGBT31关断，IGBT32导通，第三吸收电路3工作储存在电容C31上的电能释放并消耗在电阻R32上。
电机换相期间不断重复上述步骤。
进一步地，所述IGBT11，IGBT12，IGBT21，IGBT22，IGBT31及IGBT32均由DSP控制。
在本实施例中，DSP的普通I/O口输出高电平时，所述IGBT11，IGBT12，IGBT21，IGBT22，IGBT31及IGBT32导通，I/O口输出低电平时，所述IGBT11，IGBT12，IGBT21，IGBT22，IGBT31及IGBT32关断。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种无刷直流电机消磁控制装置，其特征在于：所述控制装置包括逆变器、电机三相电枢绕组、第一吸收电路(1)、第二吸收电路(2)及第三吸收电路(3)；其中，所述逆变器依次由3对MOS管桥臂连接而成，所述逆变器输出连接至电机三相电枢绕组；所述第一吸收电路(1)一端连接至A相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点；所述第二吸收电路(2)一端连接至B相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点；所述第三吸收电路(3)一端连接至C相绕组，另一端连接至电枢绕组中性点。
2.如权利要求1所述的无刷直流电机消磁控制装置，其特征在于：所述第一吸收电路(1)由IGBT11、IGBT12、电阻R11、电阻R12及电容C11组成，其中IGBT12与电阻R12串联构成第一串联电路，电容C11并联至所述第一串联电路两端构成第一并联电路，电阻R11与IGBT11串联后串联至所述第一并联电路；所述第二吸收电路(2)由IGBT21、IGBT22、电阻R21、电阻R22及电容C21组成，其中IGBT22与电阻R22串联构成第二串联电路，电容C21并联至所述第二串联电路两端构成第二并联电路，电阻R21与IGBT21串联后串联至所述第二并联电路；所述第三吸收电路(3)由IGBT31、IGBT32、电阻R31、电阻R32及电容C31组成，其中IGBT32与电阻R32串联构成第三串联电路，电容C31并联至所述第三串联电路两端构成第三并联电路，电阻R31与IGBT31串联后串联至所述第三并联电路。
3.如权利要求2所述的无刷直流电机消磁控制装置，其特征在于：所述电容C11、电容C21及电容C31均为聚酯电容。
4.如权利要求1所述的无刷直流电机消磁控制装置，其特征在于：所述第一吸收电路(1)、第二吸收电路(2)及第三吸收电路(3)用于消耗电机绕组由自感现象产生的电能。
5.如权利要求2所述的无刷直流电机消磁控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、电机刚启动时，得到三相绕组其中任意一相停止导通至该相反电势过零的时间为T；
步骤二、电机换相期间，A相绕组由导通变为不导通时，第一吸收电路(1)工作，工作时间为T，T时间内IGBT11导通，IGBT12关断，A相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C11上；T时间结束后，第一吸收电路(1)停止工作，IGBT11关断，IGB12导通，第一吸收电路(1)工作期间储存在电容C11上的电能释放并消耗在电阻R12上；
B相绕组由导通变为不导通时，第二吸收电路(2)工作，工作时间为T，T时间内IGBT21导通，IGBT22关断，B相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C21上；T时间结束后，第二吸收电路(2)停止工作，IGBT21关断，IGBT22导通，第二吸收电路(2)工作期间储存在电容C21上的电能释放并消耗在电阻R22上；
C相绕组由导通变为不导通时，第三吸收电路(3)工作，工作时间为T，T时间内IGB31导通，IGBT32关断，C相绕组由自感现象产生的电能存储在电容C31上；T时间结束后，第三吸收电路(3)停止工作，IGBT31关断，IGB32导通，第三吸收电路(3)工作储存在电容C31上的电能释放并消耗在电阻R32上；
电机换相期间不断重复上述步骤。
6.根据权利要求5所述的无刷直流电机消磁控制方法，其特征在于：所述IGBT11、IGBT12、IGBT21、IGBT22、IGBT31及IGBT32均由DSP控制。
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