CN109450303B - 一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其可有效补偿磁阻转矩，从而减小电机的转速波动、减小电机的噪音、提高电机效率；在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，即
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，控制器将该补偿过后的电机输入电压
Figure 234051DEST_PATH_IMAGE002
输出至所述电机，从而实现对电机磁阻转矩的补偿；其中
Figure DEST_PATH_IMAGE006
：电机反电势幅值；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
：叠加谐波幅值；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
：电机转子角度值。

Description

一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法
技术领域
本发明涉及单相无刷电机磁阻转矩补偿技术领域，具体为一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法。
背景技术
由于单相无刷电机在启动时存在死点，则在设计电机时会使电机转子存在一定的偏转角，但这会导致单相无刷电机存在一定大小的磁阻转矩；一般在电机正常运行时，即一个电周期内，磁阻转矩会引起电机输出转矩波动，使电机转速波动变大，从而会增大电机噪音，降低电机效率；目前减小电机磁阻转矩、改善电机噪音和效率的方法主要是在电机本体设计时加以优化，如改变电机定子结构：斜槽法、改变槽口宽度、优化齿槽比率、辅助槽法等方法；或者是改变电机转子结构：斜极法、优化极弧系数、磁极偏移法、永磁体形状优化等方法；但上述方法均为电机本体设计时的优化，存在特殊的结构，且受到加工工艺、加工成本等因素的限制，仍旧不能很好的减小或补偿电机的磁阻转矩。
发明内容
针对现有单相无刷电机存在磁阻转矩，存在电机转速波动大、电机噪音大、电机效率低的问题,本发明提供了一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其可有效补偿磁阻转矩，从而减小电机的转速波动、减小电机的噪音、提高电机效率。
其技术方案是这样的：其特征在于：在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压Vo，
即Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，控制器将该补偿过后的电机输入电压Vo输出至所述电机，从而实现对电机磁阻转矩的补偿；其中Vb：电机反电势幅值；Vm：叠加谐波幅值；θ：电机转子角度值。
其进一步特征在于：
其补偿过程具体包括以下步骤：
(1)、根据补偿过后的电机输入电压Vo计算公式，求得电机转子在不同角度下叠加谐波后的电压值，制成电机转子角度值与该电压值相对应的电压角度表；
(2)、所述电机通过HALL元件连接至所述控制器，所述控制器检测当前所述HALL元件的幅值，通过当前HALL元件幅值得到电机当前的电机转子角度；
(3)、根据电机转子角度，查所述电压角度表得到当前应输入到电机的电压值，随后通过所述控制器输出相应的电压到所述电机；
所述叠加谐波幅值Vm的确认方法包括以下步骤：
a、首先叠加的谐波幅值选取为所述电机反电势幅值Vb的0.3％～0.8％，然后使用功率分析仪记录此时电机的效率；
b、逐步增加所叠加谐波的幅值，同时记录下电机的效率，取电机效率最高时对应的幅值为最终所要叠加的谐波幅值；
所述电机转子角度的确认方法包括以下步骤：
Ⅰ、首先测量所述HALL元件信号的最大值VMaxH和最小值VMinH,计算中间值
VMidH＝(VMaxH+VMinH)/2；
Ⅱ、根据所述HALL元件当前的电压值VH，通过计算公式
Figure BDA0001848211250000021
计算出电机转子角度值θ；
所述HALL元件的信号波形与电机反电势波形相同；
在电机的输入电压中叠加n次谐波，所述磁阻转矩的变化周期为电机反电势周期的t倍，其中，n＝1，n≥1，t≥1。
本发明的有益效果是，在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压，控制器将该补偿过后的电机输入电压输出至电机，以实现对电机磁阻转矩的补偿，从而减小了电机的转速波动、减小了电机的噪音、提高了电机效率。
附图说明
图1是本发明的流程框图；
图2是磁阻转矩与电机反电势的变化波形图；
图3是电机输入电压叠加谐波后的变化波形图。
具体实施方式
参考附图及其描述，以助于对权利要求所限定的本发明的各种实施例的全面理解，其包含各种特定的细节以助于该理解，但这些细节应当被视为仅是示范性的；相应地，本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例做出变化和改进，此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。
对本领域技术人员显而易见的是，提供对本发明的实施例的下列描述，仅是为了解释的目的，而不是为了限制由随附的权利要求所限定的本发明。
如图1所示，本发明包括控制连接的电机、控制器，本实施例中，控制器采用的是ST控制器，也可根据不同情况选用不同型号的控制器，通过控制器在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压Vo，即Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，控制器将该补偿过后的电机输入电压Vo输出至电机，从而实现对电机磁阻转矩的补偿；其中Vb：电机反电势幅值；Vm：叠加谐波幅值；θ：电机转子角度值。
具体地，单相无刷电机的磁阻转矩呈正弦变化，电机反电势也呈正弦变化，且磁阻转矩的变化周期为电机反电势周期的2倍，磁阻转矩与电机反电势随电机转子角度变化波形如图2所示；
其补偿过程具体包括以下步骤：
(1)、根据单相无刷电机的反电势波形及磁阻转矩波形，在电机的输入电压中叠加2次谐波，谐波方向与磁阻转矩相反，对磁阻转矩进行补偿，电机的输入电压叠加2次谐波随电机转子角度变化波形如图3所示，
(2)、在确认好叠加谐波幅值Vm后，根据补偿过后的电机输入电压Vo计算公式，求得电机转子在不同角度下叠加谐波后的电压值，制成电机转子角度值与该电压值相对应的电压角度表，电压角度表是用以存储各个电机转子角度下应输出的电压值；
即选取电机转子角度为0°时，根据公式Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，计算对应的补偿后的电机的输入电压Vo；然后依次增加选取的角度θ，计算对应的补偿后的电机的输入电压Vo；将选取的各个角度值θ及其对应的补偿后的电机的输入电压Vo写入电压角度表中；
(3)、电机通过HALL元件连接至控制器，HALL元件可采用HALL传感器，控制器检测HALL元件的信号，控制器检测当前HALL元件幅值，通过当前HALL元件幅值得到电机当前的电机转子角度θ；
(4)、根据电机转子角度，查电压角度表得到当前应输入到电机的电压值，随后通过控制器输出相应的电压到电机。
叠加谐波幅值Vm的确认方法包括以下步骤：
a、首先叠加谐波幅值较小的2次谐波，叠加的谐波幅值选取为电机反电势幅值Vb的0.5％，即磁阻转矩为电机反电势幅值Vb的0.5％，然后使用功率分析仪记录此时电机的效率；
b、逐步增加所叠加谐波的幅值，同时记录下电机的效率，取电机效率最高时对应的幅值为最终所要叠加的谐波幅值。
电机转子角度的确认方法包括以下步骤：
Ⅰ、HALL元件的信号波形与电机反电势波形相同；首先测量HALL元件信号的最大值VMaxH和最小值VMinH,计算中间值VMidH＝(VMaxH+VMinH)/2；
Ⅱ、根据HALL元件当前的电压值VH，通过计算公式
Figure BDA0001848211250000041
计算出电机转子角度值θ。
图2、图3中横坐标是指的电机转子角度，纵坐标指的是幅值大小；
箭头标记1的是电机反电势随电机转子角度变化的波形图；
箭头标记2的是电机磁阻转矩随电机转子角度变化的波形图；
箭头标记3的是电机输入电压中叠加2次谐波后随电机转子角度变化的波形图。

Claims (5)

1.一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其特征在于：在电机的输入电压中叠加与磁阻转矩方向相反的谐波，得到补偿过后的电机输入电压Vo，
即Vo＝Vb*sin(θ)+Vm*sin(2*θ)，控制器将该补偿过后的电机输入电压Vo输出至所述电机，从而实现对电机磁阻转矩的补偿；其中Vb：电机反电势幅值；Vm：叠加谐波幅值；θ：电机转子角度值；
其补偿过程具体包括以下步骤：
(1)、根据补偿过后的电机输入电压Vo计算公式，求得电机转子在不同角度下叠加谐波后的电压值，制成电机转子角度值与该电压值相对应的电压角度表；
(2)、所述电机通过HALL元件连接至所述控制器，所述控制器检测当前所述HALL元件的幅值，通过当前HALL元件幅值得到电机当前的电机转子角度；
(3)、根据电机转子角度，查所述电压角度表得到当前应输入到电机的电压值，随后通过所述控制器输出相应的电压到所述电机。
2.根据权利要求1所述的一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其特征在于：
所述叠加谐波幅值Vm的确认方法包括以下步骤：
a、首先叠加的谐波幅值选取为所述电机反电势幅值Vb的0.3％～0.8％，然后使用功率分析仪记录此时电机的效率；
b、逐步增加所叠加谐波的幅值，同时记录下电机的效率，取电机效率最高时对应的幅值为最终所要叠加的谐波幅值。
3.根据权利要求1所述的一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其特征在于：所述电机转子角度的确认方法包括以下步骤：
I、首先测量所述HALL元件信号的最大值VMaxH和最小值VMinH，计算中间值VMidH＝(VMaxH+VMinH)/2；
II、根据所述HALL元件当前的电压值VH，通过计算公式
Figure FDA0003348544720000011
计算出电机转子角度值θ。
4.根据权利要求1所述的一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其特征在于：所述HALL元件的信号波形与电机反电势波形相同。
5.根据权利要求1所述的一种单相无刷电机磁阻转矩波动的补偿方法，其特征在于：在电机的输入电压中叠加n次谐波，所述磁阻转矩的变化周期为电机反电势周期的t倍，其中，
n＝t，
n≥1，t≥1。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7291102B2 (ja) * 2020-05-08 2023-06-14 オリエンタルモーター株式会社 モータ制御装置
CN112039373A (zh) * 2020-09-03 2020-12-04 苏州臻迪智能科技有限公司 一种基于线性霍尔系统的转子角度检测方法及装置
JP7351819B2 (ja) * 2020-09-24 2023-09-27 オリエンタルモーター株式会社 ステッピングモータ駆動装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107404260A (zh) * 2017-08-31 2017-11-28 广东美芝制冷设备有限公司 压缩机高频谐波转矩补偿方法、压缩机控制器及空调器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004053907B4 (de) * 2004-11-05 2009-05-28 Minebea Co., Ltd. Bürstenloser Motor
EP2034605B1 (en) * 2006-08-31 2012-03-28 Mitsubishi Electric Corporation Electric motor driving device, and compressor driving device
JP5920769B2 (ja) * 2011-09-27 2016-05-18 株式会社ミツバ ブラシレスモータ制御方法及びブラシレスモータ制御装置並びに電動パワーステアリング装置
CN104378025A (zh) * 2014-09-24 2015-02-25 江苏大学 基于铜耗最小原则的五相磁通切换电机容错控制方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107404260A (zh) * 2017-08-31 2017-11-28 广东美芝制冷设备有限公司 压缩机高频谐波转矩补偿方法、压缩机控制器及空调器

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