CN113364363B - 一种直流无刷电机驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流无刷电机驱动方法，包括：获取控制指令值，获取霍尔信号传感器A、B、C的霍尔信号的十进制数据之和，其中，霍尔信号传感器A、B、C相差120°分布在直流无刷电机的定子上，根据不同的霍尔信号的十进制数据之和和控制指令的大小，产生不同的6路三组PWM，在三组PWM中，其中一组为上下桥臂互补的PWM，记为X组，一组的上桥臂为常闭、下桥臂为常开，最后一组的上桥臂为常闭、下桥臂为与X组的上桥臂互补的PWM，根据6路PWM控制逆变器中6个MOSFET的通断关系，控制直流无刷电机线圈电压的大小和方向。该驱动方法根据波形控制控制直流无刷电机转子旋转方向或者加减速。

Description

一种直流无刷电机驱动方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，更具体的涉及一种直流无刷电机驱动方法。
背景技术
永磁无刷电机通常可分为直流无刷电机和永磁同步电机，理论上直流无刷电机使用的永磁体为径相充磁，其反电势为磁通对时间的导数，表现为梯形波，而永磁同步电机的永磁体为平行充磁，其反电势为磁通对时间的导数，表现为正弦波，相比径向充磁的永磁体，平行充磁的永磁体成本相对较低，因此许多直流无刷电机安装了平行充磁的永磁体。
直流无刷电机通常安装3个电角度相差120°的霍尔传感器，用来反映电机的转子位置，该直流无刷电机常用控制方式有：六拍换向控制方式，当直流无刷电机的反电势为正弦波时也可使用磁场定向(FOC)控制方式进行控制。
针对反电势为梯形波的直流无刷电机，现有控制方案为六拍换向，使用六拍换向驱动电机时，由于电机并不随电压PWM占空比的减少而减速(因为电机并不工作在发电机模式下，安培力和电磁感应并不是互补或对立关系)，因此电机当需要减速时，现有的解决方案是外加机械刹车(例如碟刹)，或者关闭逆变器上三桥臂、打开逆变器下三桥臂，从而使电机UVW短接，可以用PWM的方式控制短接程度，从而实现减速。
使用碟刹的缺点是需要外加机械装置，并且减速力度和电压PWM占空比无关，很难做速度控制；
短接UVW(或以PWM的方式短接UVW)的缺点是：
1)PWM占空比与减速或刹车力度难以掌握，并且减速过程与电压PWM占空比无关；
2)当工作在速度模式时，速度环pid的输出(电压PWM占空比)与短接UVW的PWM占空比无法对接，很难做速度控制；
针对反电势为正弦波的直流无刷电机，现有控制方案为六拍换向或磁场定向(FOC)，六拍换向的缺点如上所述与梯形波电机相同，磁场定向算法的优点是可以控制电机正常加减速，可工作在转矩、速度模式，且转矩脉动较小，但其缺点为：
1)仅适用于反电势为正弦波的直流无刷电机；
2)控制方式相对复杂，并且需要硬件支持相电流采样电路；
3)由于霍尔传感器反应电机转子位置不够准确，位置估计算法在低速时位置估计也不够准确，并且速度环内环嵌套电流环，两级PID控制时系统动态调节容易震荡，导致电机低速容易形成震荡，通常情况下，适用磁场定向(FOC)控制有最低速度启动。
发明内容
本发明实施例提供一种直流无刷电机驱动方法，用以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明实施例提供一种直流无刷电机驱动方法，包括：
获取控制指令值；
获取霍尔信号传感器A、B、C的霍尔信号的十进制数据之和；其中，霍尔信号传感器A、B、C均分布在直流无刷电机的定子上；
根据不同的霍尔信号的十进制数据之和和控制指令的大小，产生不同的6路三组PWM，在三组PWM中，其中一组为上下桥臂互补的PWM，记为X组，一组的上桥臂为常闭、下桥臂为常开，最后一组的上桥臂为常闭、下桥臂为与X组的上桥臂互补的PWM；
根据6路PWM控制逆变器中6个MOSFET的通断关系，从而控制直流无刷电机线圈电压的大小和方向。
进一步，控制指令值计算公式为：
控制指令值＝[旋转变压器电压-(旋转变压器电压最大值-旋转变压器电压最小值)÷2]×系数；
其中旋转变压器电压范围由不同的控制电压确定。
进一步，PWM波形的占空比根据控制指令和定时器计数值比较结果获取。
进一步，PWM波形的占空比获取的步骤包括：
定时器正向计数；
将控制指令值转化为比较值、并与定时器计数值比较，当比较值大于定时器计数值时，PWM输出为高电平，否则为低。
进一步，PWM的占空比与控制指令值的绝对值相等。
进一步，MCU的型号为stm32f4。
进一步，当霍尔信号不同时对应的PWM包括：
当电机反转时：
霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
当霍尔信号A、B、C为1、0、1时：
U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
霍尔信号A、B、C为1、0、0时：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为1、1、0时：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：X％、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为0、1、0时：
U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：X％、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为0、1、1时：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：常闭、W_L：(100-X)％；
当电机正转时：
霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：X％、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为1、0、1时：
U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：X％、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为1、0、0时：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：常闭、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为1、1、0时：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
霍尔信号A、B、C为0、1、0时：
U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
霍尔信号A、B、C为0、1、1时：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：(100-X)％。
本发明实施例提供一种直流无刷电机驱动方法，与现有技术相比，其有益效果如下：
1、控制电机时，电机速度随PWM占空比的增大而增大，随PWM占空比的减小而减小，需要减速时，只需减少PWM占空比即可，而不需要机械刹车如碟刹等，也不需要设计通过关闭逆变器的上三个桥臂，打开逆变器的下三个桥臂等控制。
2、电机控制从低速到高速不会出现震荡。
3、速度闭环模式实现简单，速度闭环中PID环节的输出直接等于PWM占空比即可。
4、电机的反电势为梯形波或者正弦波时，均可控制。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种直流无刷电机驱动方法的控制电路；
图2为本发明实施例提供的一种直流无刷电机驱动方法整个程序的控制逻辑；
图3为本发明实施例提供的一种直流无刷电机驱动方法提供的电机反转时PWM波形图；
图4为本发明实施例提供的一种直流无刷电机驱动方法提供的电机反转时，将霍尔信号总值为1时的小段信号放大后六拍换向PWM波形与本发明PWM波形对比；
图5为本发明实施例提供的一种直流无刷电机驱动方法提供6路PWM信号U_H、U_L、V_H、V_L、W_H、W_L对应的逆变器输出为高的工作状态；
图6为本发明实施例提供的一种直流无刷电机驱动方法提供6路PWM信号U_H、U_L、V_H、V_L、W_H、W_L对应的逆变器输出为低的工作状态。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1～6，本发明实施例提供一种直流无刷电机驱动方法，该方法包括：
获取控制指令值；
获取霍尔信号传感器A、B、C的霍尔信号的十进制数据之和；其中，霍尔信号传感器A、B、C成120°分布在直流无刷电机的定子上；
根据不同的霍尔信号的十进制数据之和和控制指令的大小，产生不同的6路三组PWM，在三组PWM中，其中一组为上下桥臂互补的PWM，记为X组，一组的上桥臂为常闭、下桥臂为常开，最后一组的上桥臂为常闭、下桥臂为与X组的上桥臂互补的PWM；
根据6路PWM控制逆变器中6个MOSFET的通断关系，从而控制直流无刷电机线圈电压的大小和方向。
图1为直流无刷电机控制电路，控制电路以stm32f4系列MCU为运算器，说明本发明的控制方式。如图1所示为直流无刷控制系统的简化模型，其中1为运算器stm32f4系列MCU，2为直流无刷电机，3为MOSFET(共6个)，这6个MOSFET组成了逆变器，4为旋转变压器，当旋钮转动时其电压在0～3.3V之间变化，作为系统的控制输入指令。下面为MCU与周边电路的引脚连接关系：
MCU的引脚PA8输出U_H通道PWM接U_H端MOSFET；引脚PA9输出U_L通道PWM接U_L端MOSFET；引脚PA10输出V_H通道PWM接V_H端MOSFET；引脚PA7输出V_L通道PWM接V_L端MOSFET；引脚PB0输出W_H通道PWM接W_H端MOSFET；引脚PB1输出W_L通道PWM接W_L端MOSFET；引脚PB3输入电机上霍尔传感器A的信号；引脚PB4输入电机上霍尔传感器B的信号；引脚PB5输入电机上霍尔传感器C的信号；引脚PA6输入旋转变压器的电压信号。
MCU通过ADC采样将旋转变压器的电压值转化为控制指令，旋转变压器的电压范围为0～3.3V，控制指令范围为-1～1即-100％～100％，0～3.3V对应-1～1，用公式表示为：
控制指令＝(旋转变压器电压-1.65V)×0.6
当控制指令为负数表示给电机加反向转动的电压，为零表示给电压不加电压，为正数表示给电机加正向转动的电压，控制指令的绝对值表示给电机加电压的多少。
例如当旋变电压为0.5V时，控制指令＝(0.5-1.65)×0.6＝-0.69，则为电机施加反向转动的电压，电压大小为电源电压的69％，当电机空载时，电机会反向转动。
电机的转动由电机线圈中的电压决定，线圈中的电压由逆变器决定，逆变器由U_H、U_L、V_H、V_L、W_H、W_L这六个PWM决定，六个PWM的开关规律由霍尔信号决定，六个PWM的脉冲宽度控制指令决定。
图2为整个程序的控制逻辑：在0.1ms的运算周期中，首先读取旋转变压器的电压信号转换为控制指令(范围-1～1)，再读取电机霍尔信号A、B、C的值汇总为霍尔信号总值(范围1～6)，当控制指令大于0时，根据霍尔信号总值产生对应的电机正转PWM，当控制指令＜0时，根据霍尔信号总值产生对应的电机反转PWM，无论电机正转还是反转，PWM的占空比等于控制指令的绝对值。
PWM波形的产生，用到定时器的互补波形，以及定时器CCER寄存器的使能输出功能。
下面的一个实施例中定时器控制产生六路PWM波形的部分控制程序：
PWM1模式，当设定比较值>定时器计数值时为有效电平，PWM输出为高电平，当设定比较值<定时器计数值时为无效电平，PWM输出为低电平，则控制设定比较值，即可控制PWM的占空比，例如设定比较值为168时，由于定时器计数值为0、1、2、3……16800，则168大于(0、1、2、3……16800之间的数有0、1、2、3……167)，0、1、2、3……167占0、1、2、3……16800数范围的1％，则PWM的占空比为1％。
互补波形，给定一个通道PWM时，另外一个通道自动产生互补PWM，例如当U_H波形给定时，U_L的波形自动由定时器产生于U_H互补的波形。
设定比较值通过定时器的CCR寄存器实现，当设定CCR1、CCR2、CCR3的值时可以调整3路PWM的占空比，另外3路自动互补得到，共6路。
电机驱动，传入2个参数，控制指令范围-1～1，正负号代表电机驱动方向，绝对值代表占空比，即电压的百分比；
霍尔信号值范围1～6，
控制电机时根据不同的霍尔信号值发对应的PWM。
定时器的计数值由0～16800重复计数，当比较值大于计数值时，PWM输出为高，否则为低。
这里将cmd转换为对应的比较直，cmd的范围为-1～1，其正负号代表电机转动方向，绝对值代表电压百分比，即PWM占空比。
例如当cmd等于-0.2时，代表电机反转，加20％的电压，对应的占空比为20％，则比较值等于16800×20％＝3360。
/>
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下面的实施例具体说明不同霍尔信号值对应的波形关系：
本发明的PWM技术中，上下桥臂的PWM，当非常闭或常开状态时，上下桥臂为互补波形，即上桥臂为高时，下桥臂为低，上桥臂为低时，下桥臂为高，下桥臂的占空比等于100％减去上桥臂的占空比。设总电压占空比为X％，当电机反转时：
霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开。
当霍尔信号A、B、C为1、0、1时：
U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开。
霍尔信号A、B、C为1、0、0时：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：(100-X)％。
霍尔信号A、B、C为1、1、0时：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：X％、W_L：(100-X)％。
霍尔信号A、B、C为0、1、0时：
U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：X％、W_L：(100-X)％。
霍尔信号A、B、C为0、1、1时：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：常闭、W_L：(100-X)％。
当电机正转时：
霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：X％、W_L：(100-X)％。
霍尔信号A、B、C为1、0、1时：
U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：X％、W_L：(100-X)％。
霍尔信号A、B、C为1、0、0时：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：常闭、W_L：(100-X)％。
霍尔信号A、B、C为1、1、0时：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开。
霍尔信号A、B、C为0、1、0时：
U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开。
霍尔信号A、B、C为0、1、1时：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：(100-X)％。
设总电压占空比为X％。
表1为电机反转时，6路PWM占空比
霍尔信号总值 1 5 4 6 2 3
霍尔A信号值 0 1 1 1 0 0
霍尔B信号值 0 0 0 1 1 1
霍尔C信号值 1 1 0 0 0 1
U_H路PWM占空比 X％ 0％ 0％ 0％ 0％ X％
U_L路PWM占空比 (100-X)％ (100-X)％ 100％ 100％ (100-X)％ (100-X)％
V_H路PWM占空比 0％ X％ X％ 0％ 0％ 0％
V_L路PWM占空比 (100-X)％ (100-X)％ (100-X)％ (100-X)％ 100％ 100％
W_H路PWM占空比 0％ 0％ 0％ X％ X％ 0％
W_L路PWM占空比 100％ 100％ (100-X)％ (100-X)％ (100-X)％ (100-X)％
表2为电机正转时，6路PWM占空比
霍尔信号总值 1 5 4 6 2 3
霍尔A信号值 0 1 1 1 0 0
霍尔B信号值 0 0 0 1 1 1
霍尔C信号值 1 1 0 0 0 1
U-H路PWM占空比 0％ 0％ X％ X％ 0％ 0％
U_L路PWM占空比 100％ (100-X)％ (100-X)％ (100-X)％ (100-X)％ 100％
V_H路PWM占空比 0％ 0％ 0％ 0％ X％ X％
V_L路PWM占空比 (100-X)％ 100％ 100％ (100-X)％ (100-X)％ (100-X)％
W_H路PWM占空比 X％ X％ 0％ 0％ 0％ 0％
W_L路PWM占空比 (100-X)％ (100-X)％ (100-X)％ 100％ 100％ (100-X)％
图3表示为本发明的PWM波形图：以电机反转为例，为了与六拍换向控制方法区分对比，图中也画出了六拍换向控制的PWM波形，图中，1是霍尔信号A的波形，高电平代表1，低电平代表0，霍尔信号B、C同理，电机转过一个电角度(360°电角度)，霍尔信号A、B、C的值变化规律为图中2：0、0、1→1、0、1→1、0、0→1、1、0→0、1、0→、0、1、1→0、0、1如此循环，霍尔信号ABC由二进制转为十进制即得到霍尔信号总值，例如二进制001代表十进制1、二进制101代表十进制5，等等如图中3。图中4为六拍换向PWM中U_H通道的PWM波形，5为本发明PWM中U_H通道的PWM波形，U_H通道的PWM波形随着霍尔信号总值的变化而不同，例如当霍尔信号总值为1或3时，U_H通道的PWM有高有低，当霍尔信号总值为5、4、6、2时U_H通道始终为低；其他通道U_L、V_H、V_L、W_H、W_L、同样其波形和霍尔信号总值相关。
将一小段PWM信号放大，使观察更加清晰，得到图(7)，这6个PWM波形中U_H或V_H或W_H通道高电平所占的比例即为总电压的占空比X％，即图中1所示t1时间占一个PWM周期的比例，其值X％等于t1/(t1+t2)。
图4为电机反转时，小段信号放大后六拍换向PWM波形与本发明PWM波形对比。
这6路PWM信号U_H、U_L、V_H、V_L、W_H、W_L直接控制6个MOS或IGBT，下图5和6给出了本发明的6路PWM信号U_H、U_L、V_H、V_L、W_H、W_L对应的逆变器的工作状态如下：图中1MOS或IGBT中‘开’表示MOS或IGBT打开，‘关’表示MOS或IGBT关闭，2表示霍尔传感器A、B、C的信号值，当电机反转时，霍尔传感器ABC的信号值以001、101、100、110、010、011周期变化，也对应了图5和6中从上到下共六组状态。由于PWM信号高低高低变化，对应的MOS或IGBT开关变化，图5中表示的是U_H或V_H或W_H的PWM信号为高时(对应上图4t1时间段)MOS或IGBT的状态，图6中表示的是U_H或V_H或W_H的PWM信号为低(对应上图4t2时间段)时MOS或IGBT的状态。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，包括：
获取控制指令值；控制指令值计算公式为：控制指令值＝[旋转变压器电压-(旋转变压器电压最大值-旋转变压器电压最小值)÷2]×系数；其中，旋转变压器电压范围由不同的控制电压确定；
获取霍尔信号传感器A、B、C的霍尔信号的十进制数据之和；其中，霍尔信号传感器A、B、C相差120°分布在直流无刷电机的定子上；
根据不同的霍尔信号的十进制数据之和和控制指令的大小，产生不同的6路三组PWM，在三组PWM中，其中一组为上下桥臂互补的PWM，记为X组，一组的上桥臂为常闭、下桥臂为常开，最后一组的上桥臂为常闭、下桥臂为与X组的上桥臂互补的PWM；
根据6路PWM控制逆变器中6个MOSFET的通断关系，控制直流无刷电机线圈电压的大小和方向；当霍尔信号不同时对应的PWM包括：
当电机反转时：霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：
U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
当霍尔信号A、B、C为1、0、1时：U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
霍尔信号A、B、C为1、0、0时：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为1、1、0时：U_H：常闭、U_L：常开、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：X％、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为0、1、0时：U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：X％、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为0、1、1时：U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：常闭、W_L：(100-X)％；
当电机正转时：
霍尔信号A、B、C为0、0、1时：6路PWM信号的占空比分别为：
U_H：常闭、U_L：常开、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：X％、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为1、0、1时：U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：X％、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为1、0、0时：U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：常开、W_H：常闭、W_L：(100-X)％；
霍尔信号A、B、C为1、1、0时：U_H：X％、U_L：(100-X)％、V_H：常闭、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
霍尔信号A、B、C为0、1、0时：U_H：常闭、U_L：(100-X)％、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：常开；
霍尔信号A、B、C为0、1、1时：U_H：常闭、U_L：常开、V_H：X％、V_L：(100-X)％、W_H：常闭、W_L：(100-X)％。
2.如权利要求1所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，PWM波形的占空比根据控制指令和定时器计数值比较结果获取。
3.如权利要求2所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，PWM波形的占空比获取的步骤包括：
定时器正向计数；
将控制指令值转化为比较值、并与定时器计数值比较，当比较值大于定时器计数值时，PWM输出为高电平，否则为低。
4.如权利要求3所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，将控制指令值转化为对应的比较值的计算公式为：计数器最大值×控制指令值的绝对值，其中，控制指令值的范围为-1～1。
5.如权利要求3所述的一种直流无刷电机驱动方法，其特征在于，定时器周期计数值16800、分频为0、MCU的主频为168000000，系统控制周期为0.1毫秒，所述定时器为向上计数模式。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101188393A (zh) * 2007-12-12 2008-05-28 北京航空航天大学 基于n个霍尔传感器的磁悬浮飞轮电机的低速高精度控制系统
CN102290790A (zh) * 2011-08-25 2011-12-21 南京航空航天大学 一种无刷直流电机的故障检测与保护电路
CN104868821A (zh) * 2014-08-29 2015-08-26 广东美的环境电器制造有限公司 单相感应电机的调速装置和调速方法
CN105253026A (zh) * 2015-11-12 2016-01-20 吉林大学 一种具有复合再生制动功能的纯电动汽车电机控制器
CN206164416U (zh) * 2016-08-31 2017-05-10 杭州赛微电机有限公司 无刷直流电机多功能控制器
EP3364537A1 (en) * 2017-02-20 2018-08-22 ELICA S.p.A. Method for controlling with six-step commutation scheme a three-phase inverter configured to drive a brushless electric motor
CN111245307A (zh) * 2020-03-19 2020-06-05 深圳市微秒控制技术有限公司 一种无刷电机的霍尔线序自适应学习方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101188393A (zh) * 2007-12-12 2008-05-28 北京航空航天大学 基于n个霍尔传感器的磁悬浮飞轮电机的低速高精度控制系统
CN102290790A (zh) * 2011-08-25 2011-12-21 南京航空航天大学 一种无刷直流电机的故障检测与保护电路
CN104868821A (zh) * 2014-08-29 2015-08-26 广东美的环境电器制造有限公司 单相感应电机的调速装置和调速方法
CN105253026A (zh) * 2015-11-12 2016-01-20 吉林大学 一种具有复合再生制动功能的纯电动汽车电机控制器
CN206164416U (zh) * 2016-08-31 2017-05-10 杭州赛微电机有限公司 无刷直流电机多功能控制器
EP3364537A1 (en) * 2017-02-20 2018-08-22 ELICA S.p.A. Method for controlling with six-step commutation scheme a three-phase inverter configured to drive a brushless electric motor
CN111245307A (zh) * 2020-03-19 2020-06-05 深圳市微秒控制技术有限公司 一种无刷电机的霍尔线序自适应学习方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于FPGA的双绕组无刷直流电机软件设计;吴鹏飞;王有波;付培华;孙炳磊;吴勇;祖凤丹;;电子制作(第01期);24-26 *
霍尔位置传感器无刷直流电机起动控制策略;荀倩;吴勇;王培良;蔡志端;;中国测试(第08期);126-130 *

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