CN108649841B - 一种抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法 - Google Patents

一种抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法，该方法通过在电机换相过程中合理控制连接换相绕组功率管的关断，来疏导因换相绕组电流突变产生的能量，抑制无刷直流电机换相消磁事件，消除换相绕组电流突变导致的电压冲击对反电势过零检测造成干扰。

Description

一种抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法
技术领域
本发明涉及无刷直流电机无传感器控制技术领域，特别是涉及一种抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法。
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
本发明的目的旨在提供一种抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法，能够消除换相绕组电流突变导致的电压冲击对反电势过零检测造成干扰。
为了达到上述目的，本发明的一种抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法包括以下步骤：
a、电机正转时，
步骤一、电机AB相导通转换至电机AC相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T11的时间内均匀减小至0；
步骤二、电机AC相导通转换至电机BC相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T12的时间内均匀减小至0；
步骤三、电机BC相导通转换至电机BA相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T13的时间内均匀减小至0；
步骤四、电机BA相导通转换至电机CA相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T14的时间内均匀减小至0；
步骤五、电机CA相导通转换至电机CB相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T15的时间内均匀减小至0；
步骤六、电机CB相导通转换至电机AB相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T16的时间内均匀减小至0；
步骤七、新一轮的换相周期开始后，重复上述过程进行换相；
b、电机反转时，
步骤A、电机AB相导通转换至电机CB相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T21的时间内均匀减小至0；
步骤B、电机CB相导通转换至电机CA相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T22的时间内均匀减小至0；
步骤C、电机CA相导通转换至电机BA相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T23的时间内均匀减小至0；
步骤D、电机BA相导通转换至电机BC相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T24的时间内均匀减小至0；
步骤E、电机BC相导通转换至电机AC相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T25的时间内均匀减小至0；
步骤F、电机AC相导通转换至电机AB相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T26的时间内均匀减小至0；
步骤G、新一轮的换相周期开始后，重复上述过程进行换相。
进一步地，电机正转时，所述
Figure GDA0002185791140000031
其中电机AB相开始导通至C相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t11；所述
Figure GDA0002185791140000032
其中电机AC相开始导通至B相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t12；所述
Figure GDA0002185791140000033
其中电机BC相开始导通至A相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t13；所述
Figure GDA0002185791140000034
其中电机BA相开始导通至C相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t14；所述
Figure GDA0002185791140000035
其中电机CA相开始导通至B相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t15；所述
Figure GDA0002185791140000036
其中电机CB相开始导通至A相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t16；电机反转时，所述
Figure GDA0002185791140000037
其中电机AB相开始导通至C相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t21；所述
Figure GDA0002185791140000038
其中电机CB相开始导通至A相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t22；所述
Figure GDA0002185791140000039
其中电机CA相开始导通至B相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t23；所述
Figure GDA00021857911400000310
其中电机BA相开始导通至C相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t24；所述
Figure GDA00021857911400000311
其中电机BC相开始导通至A相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t25；所述
Figure GDA00021857911400000312
其中电机AC相开始导通至B相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t26。
进一步地，所述PWM波占空比D，
Figure GDA0002185791140000041
其中一定转速下控制电机的PWM波的一个PWM波周期为T，一个T中PWM波的高电平时间为ton。
进一步地，所述公式为
Figure GDA0002185791140000042
每一个T中原有的D减小a，其中Tij＝T11,T12,...,T16,T21,T22,...,T26。
进一步地，所述比较器分别比较A相与中性点电压，B相与中性点电压及C相与中性点电压。
进一步地，当A相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当A相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿；当B相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当B相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿；当C相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当C相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿。
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：
本发明的抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法，通过对停止导通的电枢绕组电流及时疏导，较好地消除了换相绕组电流突变导致的电压冲击对反电势过零检测造成干扰。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为电机正转时抑制无刷直流电机换相消磁事件方法流程图；
图2为电机反转时抑制无刷直流电机换相消磁事件方法流程图；
图3为电机正转时电机相电流与反电势波形图；
图4为电机反转时电机相电流与反电势波形图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的结构图，仅以示意方式说明本发明的基本流程。
下面结合图1-2叙述本实施例的抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法，所述方法包括下列步骤：
a、电机正转时，
步骤一、电机AB相导通转换至电机AC相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T11的时间内均匀减小至0；
步骤二、电机AC相导通转换至电机BC相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T12的时间内均匀减小至0；
步骤三、电机BC相导通转换至电机BA相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T13的时间内均匀减小至0；
步骤四、电机BA相导通转换至电机CA相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T14的时间内均匀减小至0；
步骤五、电机CA相导通转换至电机CB相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T15的时间内均匀减小至0；
步骤六、电机CB相导通转换至电机AB相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T16的时间内均匀减小至0；
步骤七、新一轮的换相周期开始后，重复上述过程进行换相。
b、电机反转时，
步骤A、电机AB相导通转换至电机CB相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T21的时间内均匀减小至0；
步骤B、电机CB相导通转换至电机CA相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T22的时间内均匀减小至0；
步骤C、电机CA相导通转换至电机BA相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T23的时间内均匀减小至0；
步骤D、电机BA相导通转换至电机BC相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T24的时间内均匀减小至0；
步骤E、电机BC相导通转换至电机AC相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T25的时间内均匀减小至0；
步骤F、电机AC相导通转换至电机AB相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T26的时间内均匀减小至0；
步骤G、新一轮的换相周期开始后，重复上述过程进行换相。
结合图3和图4，本实施例中，电机正转时，所述
Figure GDA0002185791140000061
其中电机AB相开始导通至C相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t11；所述
Figure GDA0002185791140000062
其中电机AC相开始导通至B相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t12；所述
Figure GDA0002185791140000063
其中电机BC相开始导通至A相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t13；所述其中电机BA相开始导通至C相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t14；所述
Figure GDA0002185791140000065
其中电机CA相开始导通至B相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t15；所述
Figure GDA0002185791140000066
其中电机CB相开始导通至A相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t16。电机反转时，所述
Figure GDA0002185791140000067
其中电机AB相开始导通至C相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t21；所述
Figure GDA0002185791140000068
其中电机CB相开始导通至A相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t22；所述
Figure GDA0002185791140000069
其中电机CA相开始导通至B相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t23；所述
Figure GDA00021857911400000610
其中电机BA相开始导通至C相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t24；所述
Figure GDA00021857911400000611
其中电机BC相开始导通至A相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t25；所述
Figure GDA0002185791140000071
其中电机AC相开始导通至B相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t26。
本实施例中，所述PWM波占空比D，
Figure GDA0002185791140000072
其中一定转速下控制电机的PWM波的一个PWM波周期为T，一个T中PWM波的高电平时间为ton
本实施例中，所述公式为
Figure GDA0002185791140000073
每一个T中原有的D减小a，其中Tij＝T11,T12,...,T16,T21,T22,...,T26。
本实施例中，当A相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当A相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿；当B相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当B相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿；当C相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当C相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿。
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 (4)

1.一种抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、电机正转时
步骤一、电机AB相导通转换至电机AC相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T11的时间内均匀减小至0；
步骤二、电机AC相导通转换至电机BC相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T12的时间内均匀减小至0；
步骤三、电机BC相导通转换至电机BA相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T13的时间内均匀减小至0；
步骤四、电机BA相导通转换至电机CA相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T14的时间内均匀减小至0；
步骤五、电机CA相导通转换至电机CB相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T15的时间内均匀减小至0；
步骤六、电机CB相导通转换至电机AB相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T16的时间内均匀减小至0；
步骤七、新一轮的换相周期开始后，重复上述过程进行换相；
b、电机反转时
步骤A、电机AB相导通转换至电机CB相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T21的时间内均匀减小至0；
步骤B、电机CB相导通转换至电机CA相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T22的时间内均匀减小至0；
步骤C、电机CA相导通转换至电机BA相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T23的时间内均匀减小至0；
步骤D、电机BA相导通转换至电机BC相导通过程中，A相停止导通时，控制A相的PWM波的占空比D根据公式在T24的时间内均匀减小至0；
步骤E、电机BC相导通转换至电机AC相导通过程中，B相停止导通时，控制B相的PWM波的占空比D根据公式在T25的时间内均匀减小至0；
步骤F、电机AC相导通转换至电机AB相导通过程中，C相停止导通时，控制C相的PWM波的占空比D根据公式在T26的时间内均匀减小至0；
步骤G、新一轮的换相周期开始后，重复上述过程进行换相；
其中，电机正转时，所述其中电机AB相开始导通至C相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t11；所述
Figure FDA0002291762570000022
其中电机AC相开始导通至B相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t12；所述
Figure FDA0002291762570000023
其中电机BC相开始导通至A相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t13；所述
Figure FDA0002291762570000024
其中电机BA相开始导通至C相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t14；所述
Figure FDA0002291762570000025
其中电机CA相开始导通至B相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t15；所述
Figure FDA0002291762570000026
其中电机CB相开始导通至A相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t16；电机反转时，所述
Figure FDA0002291762570000027
其中电机AB相开始导通至C相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t21；所述
Figure FDA0002291762570000028
其中电机CB相开始导通至A相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t22；所述
Figure FDA0002291762570000029
其中电机CA相开始导通至B相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t23；所述
Figure FDA00022917625700000210
其中电机BA相开始导通至C相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t24；所述
Figure FDA00022917625700000211
其中电机BC相开始导通至A相连接的比较器输出上升沿的间隔时间为t25；所述
Figure FDA0002291762570000031
其中电机AC相开始导通至B相连接的比较器输出下降沿的间隔时间为t26；
所述公式为
Figure FDA0002291762570000032
每一个T中原有的D减小a，其中一定转速下控制电机的PWM波的一个PWM波周期为T，Tij＝T11,T12,...,T16,T21,T22,...,T26。
2.根据权利要求1所述的抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法，其特征在于，所述PWM波占空比D，
Figure FDA0002291762570000033
一个T中PWM波的高电平时间为ton。
3.根据权利要求2所述的抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法，其特征在于，所述比较器分别比较A相与中性点电压，B相与中性点电压及C相与中性点电压。
4.根据权利要求3所述的抑制无刷直流电机换相消磁事件的方法，其特征在于，当A相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当A相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿；当B相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当B相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿；当C相电压高于中性点电压时，所述比较器输出上升沿，当C相电压低于于中性点电压时，所述比较器输出下降沿。
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