CN117937992A - 一种无刷电机运行控制驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无刷电机运行控制驱动方法，包括步骤一，布置霍尔传感器；步骤二，插入三相导通；步骤三，捕获输出电平；步骤四，估算切换位置；步骤五，交替导通；步骤六，抑制转矩脉动；所述步骤三中，将一个电周期360°分为6个位置区间，当转子磁环经过位置区间的边缘时，霍尔传感器捕获霍尔输出电平的变化；所述步骤四中，综合步骤三中霍尔信号跃变点结合速度估算出开关切换的位置；本发明通过二三导通方式替代二二导通方式，提高了无刷电机的绕组利用率，降低了换相过程中的电流畸变和电机运行时的转矩脉动，使转矩变化变得平滑，降低运行噪音，使得无刷电机的运行更加平稳，保证系统中芯片的性能和传感器的控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及无刷电机技术领域，具体为一种无刷电机运行控制驱动方法。
背景技术
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品，其为了获得较大的启动转矩，常采用二二导通(六通电序列)的驱动方式，但是这种驱动方式因为电流在换相时会引起非换相相电流的畸变，使其控制的磁场是不连续、跳跃的，因此导致转矩脉动幅值增大，转矩脉动会产生噪声，干扰系统，从而影响系统的稳定性，还会降低系统中芯片的性能以及传感器的控制精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无刷电机运行控制驱动方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无刷电机运行控制驱动方法，包括步骤一，布置霍尔传感器；步骤二，插入三相导通；步骤三，捕获输出电平；步骤四，估算切换位置；步骤五，交替导通；步骤六，抑制转矩脉动；
其中在上述步骤一中，布置霍尔传感器检测转子位置；
其中在上述步骤二中，在原有导通方式上的换相期间插入三相导通方式；
其中在上述步骤三中，捕获霍尔输出电平的变化；
其中在上述步骤四中，根据霍尔信号估算开关切换位置；
其中在上述步骤五中，两相与三相交替导通；
其中在上述步骤六中，减少电流换相时间，抑制转矩脉动。
优选的，所述步骤一中，平面式布置三个霍尔传感器，距转子上的磁环1mm，霍尔传感器用于根据磁环的位置输出高低电平，三个霍尔传感器输出电平的不同组合。
优选的，所述步骤二中，在原有导通方式的换相期间插入三相导通方式用以减少转矩波动。
优选的，所述步骤三中，将一个电周期360°分为6个位置区间，当转子磁环经过位置区间的边缘时，霍尔传感器捕获霍尔输出电平的变化。
优选的，所述步骤四中，综合步骤三中霍尔信号跃变点结合速度估算出开关切换的位置。
优选的，所述步骤五中，二三导通模式在换相时刻有三个开关元件导通，然后变为两个开关元件导通，再变回三个开关元件导通，实现两相与三相交替导通。
优选的，所述二三导通模式下的霍尔信号的跳变和开关切换点不重合，需要延迟30°电角度。
优选的，所述步骤六中，由于换相时间随转速增加影响较小，使得换相转矩脉动小于二二导通模式，因此可以有效减少电机运行状态下的电流换相时间，从而有利于抑制转矩脉动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过二三导通方式替代二二导通方式，提高了无刷电机的绕组利用率，降低了换相过程中的电流畸变和电机运行时的转矩脉动，使转矩变化变得平滑，降低运行噪音，使得无刷电机的运行更加平稳，保证系统中芯片的性能和传感器的控制精度。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为无刷电机驱动原理示意图；
图3为本发明的霍尔位置真值示意图；
图4为6状态MOS导通示意图；
图5为12状态MOS导通示意图；
图6为6状态转矩脉动仿真结果示意图；
图7为12状态转矩脉动仿真结果示意图。
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。
请参阅图1-7，本发明提供的一种实施例：一种无刷电机运行控制驱动方法，包括步骤一，布置霍尔传感器；步骤二，插入三相导通；步骤三，捕获输出电平；步骤四，估算切换位置；步骤五，交替导通；步骤六，抑制转矩脉动；
其中在上述步骤一中，平面式布置三个霍尔传感器，距转子上的磁环1mm，霍尔传感器用于根据磁环的位置输出高低电平，三个霍尔传感器输出电平的不同组合；
其中在上述步骤二中，在原有导通方式的换相期间插入三相导通方式用以减少转矩波动；
其中在上述步骤三中，捕获霍尔输出电平的变化，将一个电周期360°分为6个位置区间，当转子磁环经过位置区间的边缘时，霍尔传感器捕获霍尔输出电平的变化；
其中在上述步骤四中，综合步骤三中霍尔信号跃变点结合速度估算出开关切换的位置；
其中在上述步骤五中，两相与三相交替导通，二三导通模式在换相时刻有三个开关元件导通，然后变为两个开关元件导通，再变回三个开关元件导通，实现两相与三相交替导通，二三导通模式下的霍尔信号的跳变和开关切换点不重合，需要延迟30°电角度；
其中在上述步骤六中，由于换相时间随转速增加影响较小，使得换相转矩脉动小于二二导通模式，因此可以有效减少电机运行状态下的电流换相时间，从而有利于抑制转矩脉动。
6状态下的通电顺序以及MOS导通顺序如下表：
| 通电顺序 | MOS导通顺序 |
| B-C+ | MOS1、MOS6 |
| B-A+ | MOS3、MOS6 |
| A+C- | MOS3、MOS2 |
| C-B+ | MOS5、MOS2 |
| B+A- | MOS5、MOS4 |
| A-C+ | MOS1、MOS4 |
12状态下的通电顺序以及MOS导通顺序如下表：
| 通电顺序 | MOS导通顺序 |
| B-C+ | MOS1、MOS6 |
| B-C+A+ | MOS1、MOS3、MOS6 |
| B-A+ | MOS3、MOS6 |
| B-C-A+ | MOS3、MOS2、MOS6 |
| C-A+ | MOS3、MOS2 |
| C-A+B+ | MOS5、MOS3、MOS2 |
| C-B+ | MOS5、MOS2 |
| A-C-B+ | MOS5、MOS2、MOS4 |
| A-B+ | MOS5、MOS4 |
| A-B+C+ | MOS1、MOS5、MOS4 |
| A-C+ | MOS1、MOS4 |
| A-B-C+ | MOS1、MOS4、MOS6 |
基于上述，本发明的优点在于：传统二二导通模式霍尔输出信号的跃变点和换相点重合，可以通过捕获该信号电平的跃变点，直接检测出换相时刻，进行开关切换，无刷直流电动机在二二导通模式下，换相期间产生转矩脉动的主要原因是关断相和开通相的电流变化率不相同，导致母线电流脉动，使换相期间转矩不平稳，二二导通的驱动方式每时刻仅有两个MOS管导通，六通电序列模式中每隔60°(电角度)发生一次电流从某相绕组到另一相绕组的转移，故称之为电流的换相过程，其换相工作原理是：当需要AB相导通时，只需要打开MOS3，MOS6管，而使其他管保持截止，此时，电流的流经途径为：正极→MOS3→绕组A→绕组B→MOS6→负极，六种相位导通模式：AB，AC，BC，BA，CA，CB分别对应的场效应管打开顺序为MOS3MOS6，MOS3MOS2，MOS5MOS2，MOS5MOS4，MOS1MOS4，MOS1MOS6，由于二二导通的状态角是60°，转矩响应慢，本发明采用的二三导通方式，下的状态角是30°，转矩响应迅速，可有效抑制转矩脉动，由于二二导通模式换相时间随转速提高增加得较快，此时的换相时间较长，将导致换相转矩脉动增加，对于二三导通模式来说，由于换相时间随转速增加影响较小，使得换相转矩脉动小于二二导通模式，因此可以有效减少电机运行状态下的电流换相时间，从而有利于抑制转矩脉动，进而使得转矩变化变得更加平滑，达到无刷电机运行更平稳的目的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种无刷电机运行控制驱动方法，包括步骤一，布置霍尔传感器；步骤二，插入三相导通；步骤三，捕获输出电平；步骤四，估算切换位置；步骤五，交替导通；步骤六，抑制转矩脉动；其特征在于：
其中在上述步骤一中，布置霍尔传感器检测转子位置；
其中在上述步骤二中，在原有导通方式上的换相期间插入三相导通方式；
其中在上述步骤三中，捕获霍尔输出电平的变化；
其中在上述步骤四中，根据霍尔信号估算开关切换位置；
其中在上述步骤五中，两相与三相交替导通；
其中在上述步骤六中，减少电流换相时间，抑制转矩脉动。
2.根据权利要求1所述的一种无刷电机运行控制驱动方法，其特征在于：所述步骤一中，平面式布置三个霍尔传感器，距转子上的磁环1mm，霍尔传感器用于根据磁环的位置输出高低电平，三个霍尔传感器输出电平的不同组合。
3.根据权利要求1所述的一种无刷电机运行控制驱动方法，其特征在于：所述步骤二中，在原有导通方式的换相期间插入三相导通方式用以减少转矩波动。
4.根据权利要求1所述的一种无刷电机运行控制驱动方法，其特征在于：所述步骤三中，将一个电周期360°分为6个位置区间，当转子磁环经过位置区间的边缘时，霍尔传感器捕获霍尔输出电平的变化。
5.根据权利要求1所述的一种无刷电机运行控制驱动方法，其特征在于：所述步骤四中，综合步骤三中霍尔信号跃变点结合速度估算出开关切换的位置。
6.根据权利要求1所述的一种无刷电机运行控制驱动方法，其特征在于：所述步骤五中，二三导通模式在换相时刻有三个开关元件导通，然后变为两个开关元件导通，再变回三个开关元件导通，实现两相与三相交替导通。
7.根据权利要求1所述的一种无刷电机运行控制驱动方法，其特征在于：所述二三导通模式下的霍尔信号的跳变和开关切换点不重合，需要延迟30°电角度。
8.根据权利要求1所述的一种无刷电机运行控制驱动方法，其特征在于：所述步骤六中，由于换相时间随转速增加影响较小，使得换相转矩脉动小于二二导通模式，因此可以有效减少电机运行状态下的电流换相时间，从而有利于抑制转矩脉动。
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