CN116073706A - 自适应改变pwm占空比的方法、电路及电机驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统,包括:对直流母线电压进行采样并低通滤波;判断直流母线电压是否欠压,若压欠压进入欠压保护状态,反之执行下一步;计算新占空比及与所述新占空比对应的新幅值;判断新占空比是否大于100%,若是则采取弱磁控制;反之,基于新幅值调整所述PWM信号的占空比。本发明的自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统在不改变电机驱动系统主体的电流环、速度环或转矩环的基础上,基于现有的正弦波发生器及PWM发生器自适应调整PWM信号的占空比,克服直流母线电压波动对电机性能的影响,不需要提高CPU性能即可实现,操作简单且成本大大降低。

Description

自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统
技术领域
本发明涉及电机驱动领域,特别是涉及一种自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统。
背景技术
永磁同步电机在家电及电动工具上都有较多的应用需求,然而当电网中突然发生电压波动,而硬件电路中电容不够大的情况下,就会造成直流母线电压较大波动,导致电机运行性能差的问题。现有技术中,针对母线电压波动的问题,软件策略主要采用阻尼控制技术,其应用复杂,需要增加功率环,调试难度大,计算量大,不易实现;硬件策略主要采用升压方式避免母线电压的波动,需要增加外围电路,同时控制不当可能会发生过压(需要保证电压不能超过理想的母线电压),一旦过压会进一步增加电路成本。
因此,在克服母线电压波动的同时如何解决现有技术中成本高、不易实现等问题,已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统,用于解决现有技术中成本高、不易实现等问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种自适应改变PWM占空比的方法,用于电机驱动系统,所述自适应改变PWM占空比的方法至少包括:
1)对直流母线电压进行采样,并对所述直流母线电压的采样信号进行低通滤波;
2)基于低通滤波后的信号判断所述直流母线电压是否欠压,若所述直流母线电压欠压,则进入欠压保护状态;反之,执行下一步;
3)计算新占空比及与所述新占空比对应的新幅值,所述新占空比D’满足:D’=D*A/B,其中,D为从所述电机驱动系统的控制环获得的占空比信号,A为上一次所述直流母线电压的采样信号,B为当前实时采样到的所述直流母线电压的采样信号;
4)判断所述新占空比是否大于100%,若所述新占空比大于100%,则采取弱磁控制;反之,将产生PWM信号的载波的幅值设置为所述新幅值,并以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比。
可选地,欠压保护状态时将功率器件关断。
可选地,弱磁控制时首先将所述载波的幅值设置为最大值,再通过调整所述载波的相位改变所述PWM信号的相位。
可选地,所述控制环为电流环、转矩环或速度环。
可选地,所述载波为正弦波、马鞍波或方波。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种自适应改变PWM占空比的电路,用于电机驱动系统,所述自适应改变PWM占空比的电路至少包括:
采样模块,接收直流母线电压,对所述直流母线电压进行采样;
数字滤波模块,连接于所述采样模块的输出端,对所述直流母线电压的采样信号进行低通滤波;
欠压判断模块,连接于所述数字滤波模块的输出端,基于所述数字滤波模块的输出信号判断所述直流母线电压是否欠压;
占空比计算模块,连接于所述采样模块及所述欠压判断模块的输出端,当所述直流母线电压未欠压时计算得到新占空比及与所述新占空比对应的新幅值;其中,所述新占空比D’满足:D’=D*A/B,其中,D为从所述电机驱动系统的控制环获得的占空比信号,A为上一次所述直流母线电压的采样信号,B为当前实时采样到的所述直流母线电压的采样信号;
占空比判断模块,连接于所述占空比计算模块的输出端,用于判断所述新占空比是否大于100%;
调整模块,连接于所述占空比计算模块及所述占空比判断模块的输出端,当所述新占空比大于100%时,触发弱磁控制;当所述新占空比小于等于100%时,将所述新幅值赋予正弦波发生器以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比。
可选地,所述采样模块采用模数转换器实现。
可选地,所述占空比计算模块包括除法器及乘法器;所述除法器将上一次所述直流母线电压的采样信号除以当前实时采样到的所述直流母线电压的采样信号,以得到两者比值;所述乘法器将所述比值与所述电机驱动系统的控制环反馈的占空比相乘得到新占空比。
可选地,还包括欠压保护模块,所述欠压保护模块连接所述欠压判断模块的输出端。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种电机驱动系统,所述电机驱动系统至少包括:
整流器,逆变器,电机及控制器;
所述整流器接收电网电压,将所述电网电压整流为直流母线电压;
所述逆变器连接于所述整流器的输出端,基于所述控制器的控制将所述直流母线电压转换为电机驱动信号;
所述电机连接于所述逆变器的输出端,基于所述逆变器的输出信号转动;
所述控制器获取电机采样信号及所述直流母线电压,产生控制所述逆变器的PWM信号;
其中,所述控制器包括控制环信号处理单元、正弦波发生器、PWM发生器及上述自适应改变PWM占空比的电路;
所述控制环信号处理单元基于所述电机采样信号产生控制环输出信号;
所述自适应改变PWM占空比的电路基于所述直流母线电压的波动产生调整信号;
所述正弦波发生器连接于所述控制环信号处理单元及所述自适应改变PWM占空比的电路的输出端,基于所述控制环输出信号产生相应的载波,基于所述自适应改变PWM占空比的电路的控制调整载波的幅值或相位;
所述PWM发生器连接于所述正弦波发生器的输出端,基于所述载波产生PWM信号。
可选地,所述正弦波发生器产生正弦波、马鞍波或方波。
可选地,所述电机采样信号为电流采样信号、转矩采样信号或速度采样信号。
如上所述,本发明的自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统,具有以下有益效果:
本发明的自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统在不改变电机驱动系统主体的电流环、转矩环或速度环的基础上,基于现有的正弦波发生器及PWM发生器自适应调整PWM信号的占空比,克服直流母线电压波动对电机性能的影响,不需要提高CPU性能即可实现,操作简单且成本大大降低。
附图说明
图1显示为本发明的自适应改变PWM占空比的电路的结构示意图。
图2显示为本发明的占空比计算模块的结构示意图。
图3显示为本发明的电机驱动系统的结构示意图。
图4显示为本发明的自适应改变PWM占空比的方法的流程示意图。
元件标号说明
1 控制器
1a 自适应改变PWM占空比的电
11 采样模块
12 数字滤波模块
13 欠压判断模块
14 占空比计算模块
14a 除法器
14b 乘法器
15 占空比判断模块
16 调整模块
1b 控制环信号处理单元
1c 正弦波发生器
1d PWM发生器
1e 传感器接口
2 整流器
3 逆变器
4 电机
5 传感器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1~图4。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,所以图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图1所示,本实施例提供一种自适应改变PWM占空比的电路1a,用于电机驱动系统,所述自适应改变PWM占空比的电路1a包括:
采样模块11、数字滤波模块12、欠压判断模块13、占空比计算模块14、占空比判断模块15及调整模块16。
如图1所示,所述采样模块11接收直流母线电压VBUS,对所述直流母线电压VBUS进行采样。
具体地,当负载变化较大时,电网电压波动,输入的直流母线电压也会发生波动。在本实施例中,所述采样模块11采用模数转换器实现,通过模数转换得到相应的数字信号,以获取电网电压的波动信息;所述模数转换器的电路结构不限,在此不一一限定。
如图1所示,所述数字滤波模块12连接于所述采样模块11的输出端,对所述直流母线电压VBS的采样信号进行低通滤波。
具体对,所述数字滤波模块12对所述采样模块11的输出信号进行低通滤波,得到所述采样模块11输出信号在设定时间内的平均值。
如图1所示,所述欠压判断模块13连接于所述数字滤波模块12的输出端,基于所述数字滤波模块12的输出信号判断所述直流母线电压VBUS是否欠压。
具体地,在本实施例中,所述欠压判断模块13采用比较模块实现,将所述数字滤波模块12输出的电压与欠压保护点电压进行比较,当所述数字滤波模块12输出的电压小于所述欠压点电压时判定欠压,当所述数字滤波模块12输出的电压大于等于所述欠压点电压时判定不欠压。
如图1所示,所述占空比计算模块14连接于所述采样模块11及所述欠压判断模块13的输出端,当所述直流母线电压VBUS未欠压时计算得到新占空比及与所述新占空比对应的新幅值。
具体地,如图2所示,在本实施例中,所述占空比计算模块14包括除法器14a及乘法器14b。所述除法器14a从所述采样模块11获取采样信号,将上一次所述直流母线电压VBUS的采样信号A除以当前实时采样到的所述直流母线电压VBUS的采样信号B,以得到两者比值M=A/B。所述乘法器14b从电机驱动系统的控制环获得占空比信号D,将所述比值M与所述电机驱动系统的控制环反馈的占空比D相乘得到新占空比M*D。在实际使用中,任意能得到满足新占空比D’=D*A/B的关系式的电路结构均适用于本发明,作为示例,可先采用乘法器将所述电机驱动系统的控制环反馈的占空比D与上一次所述直流母线电压VBUS的采样信号A相乘,而后再采用除法器除以当前实时采样到的所述直流母线电压VBUS的采样信号B,不以本实施例为限。
需要说明的是,所述新幅值与所述新占空比对应,成比例关系;作为示例,当所述新占空比为100%时所述新幅值为1V,所述新占空比为0%时所述新幅值为0V;可根据实际需要设定所述新幅值的数值与所述新占空比的对应关系,不以本实施例为限。
需要说明的是,所述电机驱动系统的控制环包括但不限于电流环、速度环及转矩环。
如图1所示,所述占空比判断模块15连接于所述占空比计算模块14的输出端,用于判断所述新占空比是否大于100%。
具体地,在本实施例中,所述占空比判断模块15采用比较模块实现,将所述新占空比与100%进行比较,并得到比较结果。
如图1所示,所述调整模块16连接于所述占空比计算模块14及所述占空比判断模块15的输出端,当所述新占空比大于100%时,触发弱磁控制;当所述新占空比小于等于100%时,将所述新幅值赋予正弦波发生器,以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比。
具体地,在本实施例中,当所述新占空比大于100%时,所述调整模块16首先输出调整信号将所述载波的幅值调整为最大值(即对应占空比为100%,当所述新占空比等于100%时调整幅值的步骤可省略);然后再输出调整信号调整所述载波的相位以改变所述PWM信号的相位,进而改变电机的超前角,作为示例,将所述PWM信号的相位往前调以实现弱磁控制。
具体地,当所述新占空比小于等于100%时,所述调整模块16将所述占空比计算模块14输出的所述新幅值赋予正弦波发生器以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比,相位保持不变。
作为本发明的另一种实现方式,所述自适应改变PWM占空比的电路1还包括欠压保护模块(图中未显示),所述欠压保护模块连接所述欠压判断模块13的输出端,当判定欠压时关断各功率器件以实现欠压保护。作为示例,可通过导通下拉通路将功率器件的栅极拉低进而关断各功率器件。
实施例二
如图3所示,本实施例提供一种电机驱动系统,所述电机驱动系统包括:
控制器1,整流器2,逆变器3及电机4。
如图3所示,所述整流器2接收电网电压AC,对所述电网电压AC整流得到直流信号。
具体地,所述整流器2包括但不限于整流桥结构,任意能将交流电压转换为直流电压的电路结构均适用于本发明,在此不一一赘述。
需要说明的是,所述整流器2内还包括功率变换单元,用于进行功率变换。所述功率变换单元包括但不限于升压电路及降压电路,任意能实现功率转换并得到所需电压信号的电路结构均适用于本发明,在此不一一赘述。
如图3所示,所述逆变器3连接于所述整流器2的输出端,基于所述控制器1的控制将所述直流母线电压VBUS转换为电机驱动信号。
具体地,任意能将所述直流母线电压VBUS转换为交流电压以驱动所述电机5的电路结构均适用于本发明,在此不一一赘述。
如图3所示,所述电机4连接于所述逆变器3的输出端,基于所述逆变器3的输出信号转动。
具体地,在本实施例中,所述电机4为三相电机;在实际应用中可根据实际需要设置所述电机。
如图3所示,所述控制器1获取电机采样信号及所述直流母线电压,产生控制所述逆变器的PWM信号。
作为示例,所述电机驱动系统还包括传感器5,所述传感器5用于采集电机的采样信号,包括但不限于所述电机4的电流采样信号、速度采样信号或转矩采样信号;在实际使用中,有些力矩的控制可以不需要转矩采样信号的反馈,认为占空比就是力矩,不以本实施例为限。
具体地,所述控制器1获取所述电机4的采样信号,并基于采样信号与参考信号的差值产生反馈控制信号。所述控制器1包括自适应改变PWM占空比的电路1a、控制环信号处理单元1b、正弦波发生器1c及PWM发生器1d。作为示例,所述控制器1还包括传感器接口1e,用于获取传感器的输出信号。
更具体地,如图3所示,所述控制环信号处理单元1b基于所述电机采样信号产生控制环输出信号。
更具体地,如图3所示,所述自适应改变PWM占空比的电路1a基于所述直流母线电压VBUS的波动产生调整信号,以调整所述正弦波发生器的幅值和/或相位,具体结构及原理参见实施例一,在此不一一赘述。
更具体地,如图3所示,所述正弦波发生器1c连接于所述控制环信号处理单元1b及所述自适应改变PWM占空比的电路1a的输出端,基于所述控制环输出信号产生相应的载波,基于所述自适应改变PWM占空比的电路1a的控制调整载波的幅值或相位。所述正弦波发生器1c的输入信号为幅值和相位,以产生相应幅值和相位的载波,所述正弦波发生器1c产生的波形包括但不限于正弦波、马鞍波或方波,通过调整参数可得到相应的波形,在此不一一赘述。所述正弦波发生器1c基于所述控制环信号处理单元1b输出信号产生相应的载波,并基于该载波产生PWM信号控制所述逆变器3;此外,所述正弦波发生器1c还从所述自适应改变PWM占空比的电路1a的控制调整载波的幅值和/或相位,以此实现对所述逆变器3的控制,该调整通路与控制环相互独立,因此无需对控制环进行改动,操作简单,成本低。
更具体地,如图3所示,所述PWM发生器1d连接于所述正弦波发生器1c的输出端,基于所述载波产生PWM信号。
具体地,所述载波的幅值决定了所述PWM发生器1d输出的PWM信号的占空比,所述载波的相位决定了所述PWM信号超前输出还是滞后输出。所述PWM信号为幅值相同、占空比与所述载波的幅值有关、相位与所述载波相位有关的方波信号。所述PWM发生器1d输出的PWM信号用于控制所述逆变器3中的功率器件。
需要说明的是,在本实施例中,所述逆变器3、所述电机4、所述传感器5、所述控制环信号处理单元1b、所述正弦波发生器1c及PWM发生器1d构成控制环。本发明中基于原有的控制环,增加了部分乘法和除法运算(在所述自适应改变PWM占空比的电路中实现),从而根据直流母线电压的变化快速实现PWM占空比的更新和/或相位调整,以减小直流母线电压的波动对电机的影响;同时,不影响之前调试好的速度环、电流环或转矩环的参数,直接在正弦波发生器和PWM发生器处做改动,实现简单,成本小。
实施例三
如图4所示,本实施例提供一种自适应改变PWM占空比的方法,可基于实施例一的自适应改变PWM占空比的电路实现,在实际使用中任意能实现本方法的硬件或软件均适用。所述自适应改变PWM占空比的方法包括:
1)对直流母线电压进行采样,并对所述直流母线电压的采样信号进行低通滤波。
具体地,电网电压波动时,直流母线电压也会发生相应的波动,通过采样所述直流母线电压获取波动信息。在本实施例中,采用模数转换的方式实现采样,在实际使用中可根据需要选择相应的采样方式。将采样后的信号进行数字低通滤波得到设定时间内的平均值。
2)基于低通滤波后的信号判断所述直流母线电压是否欠压,若所述直流母线电压欠压,则进入欠压保护状态;反之,执行下一步。
具体地,将低通滤波后的电压与欠压保护点电压进行比较,以此判断是否处于欠压状态。若欠压则触发欠压保护,作为示例,通过关断各功率器件(包括但不限于逆变器3中的功率开关管)实现欠压保护。若不欠压则执行步骤3)。
3)将上一次所述直流母线电压的采样信号除以当前实时采样到的所述直流母线电压的采样信号得到两者比值,并将所述比值与所述电机驱动系统的控制环反馈的占空比相乘得到新占空比及与所述新占空比对应的新幅值。
具体地,计算新占空比,所述新占空比D’满足:D’=D*A/B,其中,D为从所述电机驱动系统的控制环获得的占空比信号,A为上一次所述直流母线电压VBUS的采样信号,B为当前实时采样到的所述直流母线电压VBUS的采样信号。作为示例,可采用乘法器和除法器实现上述关系式。
需要说明的是,所述控制环包括但不限于电流环、转矩环或速度环,将所述控制环反馈的占空比作为基准进行调整以得到新占空比。
具体地,所述新幅值与所述新占空比对应,成比例关系;可根据实际需要设定所述新幅值的数值与所述新占空比的对应关系,在此不一一赘述。
4)判断所述新占空比是否大于100%,若所述新占空比大于100%,则采取弱磁控制;反之,将产生PWM信号的载波的幅值设置为所述新幅值,以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比。
具体地,将所述新占空比与100%进行比较,并得到比较结果。当所述新占空比大于100%时,触发弱磁控制,首先输出调整信号将所述载波的幅值调整为最大值;然后在输出调整信号调整所述载波的相位以改变所述PWM信号的相位,进而改变电机的超前角,实现弱磁控制;作为示例,将所述PWM信号的相位往前调。当所述新占空比小于等于100%时,将所述新幅值赋予载波以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比,相位保持不变。作为示例,所述载波为正弦波、马鞍波或方波。
本发明采用AD模块检测外部电压变化,根据电压波动情况区分出当前直流母线电压的波动状态;电压波动较小的情况下,通过修改正弦波发生器的幅值调整PWM发生器的占空比;电压波动较大的情况下,通过修改正弦波发生器的幅值和相位调整PWM发生器的占空比及相位;电压波动太大时,则采取欠压保护;以此实现PWM信号占空比的自适应调整。
综上所述,本发明提供一种自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统,包括:1)对直流母线电压进行采样,并对所述直流母线电压的采样信号进行低通滤波;2)基于低通滤波后的信号判断所述直流母线电压是否欠压,若所述直流母线电压欠压,则进入欠压保护状态;反之,执行下一步;3)计算新占空比及与所述新占空比对应的新幅值,所述新占空比D’满足D’=D*A/B,其中,D为从所述电机驱动系统的控制环获得的占空比信号,A为上一次所述直流母线电压的采样信号,B为当前实时采样到的所述直流母线电压的采样信号;4)判断所述新占空比是否大于100%,若所述新占空比大于100%,则采取弱磁控制;反之,将产生PWM信号的载波的幅值设置为所述新幅值,以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比。本发明的自适应改变PWM占空比的方法、电路及电机驱动系统在不改变电机驱动系统主体的电流环、速度环的基础上,基于现有的正弦波发生器及PWM发生器自适应调整PWM信号的占空比,克服直流母线电压波动对电机性能的影响,不需要提高CPU性能即可实现,操作简单且成本大大降低。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种自适应改变PWM占空比的方法,用于电机驱动系统,其特征在于,所述自适应改变PWM占空比的方法至少包括:
1)对直流母线电压进行采样,并对所述直流母线电压的采样信号进行低通滤波;
2)基于低通滤波后的信号判断所述直流母线电压是否欠压,若所述直流母线电压欠压,则进入欠压保护状态;反之,执行下一步;
3)计算新占空比及与所述新占空比对应的新幅值,所述新占空比D’满足:D’=D*A/B,其中,D为从所述电机驱动系统的控制环获得的占空比信号,A为上一次所述直流母线电压的采样信号,B为当前实时采样到的所述直流母线电压的采样信号;
4)判断所述新占空比是否大于100%,若所述新占空比大于100%,则采取弱磁控制;反之,将产生PWM信号的载波的幅值设置为所述新幅值,以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比。
2.根据权利要求1所述的自适应改变PWM占空比的方法,其特征在于:欠压保护状态时将功率器件关断。
3.根据权利要求1所述的自适应改变PWM占空比的方法,其特征在于:弱磁控制时首先将所述载波的幅值设置为最大值,再通过调整所述载波的相位改变所述PWM信号的相位。
4.根据权利要求1所述的自适应改变PWM占空比的方法,其特征在于:所述控制环为电流环、转矩环或速度环。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的自适应改变PWM占空比的方法,其特征在于:所述载波为正弦波、马鞍波或方波。
6.一种自适应改变PWM占空比的电路,用于电机驱动系统,其特征在于,所述自适应改变PWM占空比的电路至少包括:
采样模块,接收直流母线电压,对所述直流母线电压进行采样;
数字滤波模块,连接于所述采样模块的输出端,对所述直流母线电压的采样信号进行低通滤波;
欠压判断模块,连接于所述数字滤波模块的输出端,基于所述数字滤波模块的输出信号判断所述直流母线电压是否欠压;
占空比计算模块,连接于所述采样模块及所述欠压判断模块的输出端,当所述直流母线电压未欠压时计算得到新占空比及与所述新占空比对应的新幅值;其中,所述新占空比D’满足:D’=D*A/B,其中,D为从所述电机驱动系统的控制环获得的占空比信号,A为上一次所述直流母线电压的采样信号,B为当前实时采样到的所述直流母线电压的采样信号;
占空比判断模块,连接于所述占空比计算模块的输出端,用于判断所述新占空比是否大于100%;
调整模块,连接于所述占空比计算模块及所述占空比判断模块的输出端,当所述新占空比大于100%时,触发弱磁控制;当所述新占空比小于等于100%时,将所述新幅值赋予正弦波发生器以便通过所述新幅值调整所述PWM信号的占空比。
7.根据权利要求6所述的自适应改变PWM占空比的电路,其特征在于:所述采样模块采用模数转换器实现。
8.根据权利要求6所述的自适应改变PWM占空比的电路,其特征在于:所述占空比计算模块包括除法器及乘法器;所述除法器将上一次所述直流母线电压的采样信号除以当前实时采样到的所述直流母线电压的采样信号,以得到两者比值;所述乘法器将所述比值与所述电机驱动系统的控制环反馈的占空比相乘得到新占空比。
9.根据权利要求6所述的自适应改变PWM占空比的电路,其特征在于:还包括欠压保护模块,所述欠压保护模块连接所述欠压判断模块的输出端。
10.一种电机驱动系统,其特征在于,所述电机驱动系统至少包括:
整流器,逆变器,电机及控制器;
所述整流器接收电网电压,将所述电网电压整流为直流母线电压;
所述逆变器连接于所述整流器的输出端,基于所述控制器的控制将所述直流母线电压转换为电机驱动信号;
所述电机连接于所述逆变器的输出端,基于所述逆变器的输出信号转动;
所述控制器获取电机采样信号及所述直流母线电压,产生控制所述逆变器的PWM信号;
其中,所述控制器包括控制环信号处理单元、正弦波发生器、PWM发生器及如权利要求6-9任意一项所述的自适应改变PWM占空比的电路;
所述控制环信号处理单元基于所述电机采样信号产生控制环输出信号;
所述自适应改变PWM占空比的电路基于所述直流母线电压的波动产生调整信号;
所述正弦波发生器连接于所述控制环信号处理单元及所述自适应改变PWM占空比的电路的输出端,基于所述控制环输出信号产生相应的载波,基于所述自适应改变PWM占空比的电路的控制调整载波的幅值或相位;
所述PWM发生器连接于所述正弦波发生器的输出端,基于所述载波产生PWM信号。
11.根据权利要求10所述的电机驱动系统,其特征在于:所述电机采样信号为电流采样信号、转矩采样信号或速度采样信号。
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CN117318681B (zh) * 2023-11-29 2024-03-22 深圳鹏城新能科技有限公司 一种pwm发生器的自适应调整方法、系统和存储介质

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005094925A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Fujitsu General Ltd ブラシレスdcモータの制御方法
CN103904897B (zh) * 2014-04-17 2016-08-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关电源控制电路、开关电源、前沿检测电路和方法
CN106602970B (zh) * 2016-12-21 2019-11-15 中冶南方(武汉)自动化有限公司 一种永磁同步电机控制器欠压故障保护方法和系统
CN113346804B (zh) * 2020-03-02 2023-06-13 广东威灵电机制造有限公司 电机控制方法、电机控制装置、电机系统和存储介质
CN113193792B (zh) * 2021-06-28 2021-09-10 江苏东成工具科技有限公司 一种输入电压控制方法

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