CN1710801A - 小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统 - Google Patents
小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1710801A CN1710801A CNA2005100119736A CN200510011973A CN1710801A CN 1710801 A CN1710801 A CN 1710801A CN A2005100119736 A CNA2005100119736 A CN A2005100119736A CN 200510011973 A CN200510011973 A CN 200510011973A CN 1710801 A CN1710801 A CN 1710801A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motor
- power
- permanent magnet
- direct current
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统,可作为卫星、空间站姿态控制执行机构的低功耗驱动部件,它主要由降压斩波器、小电枢电感永磁无刷直流电动机、三相逆变桥、数字控制器、能耗单元等部件组成,通过检测梯形波反电势的峰值,将其加上一个适当的常值后作为降压斩波器的参考输入,并且随着电机转速的变化实时的调整降压斩波器的输入给定。本发明有效地降低了永磁无刷直流电动机动态升速过程中的铁耗和由PWM调制引起的转矩脉动、减小了电枢反应和电磁干扰,提高了飞轮驱动系统的动态性能和运行效率,对电能有限的航天器有重要的应用价值。
Description
所属技术领域
本发明涉及永磁无刷直流电动机低功耗控制系统,用于卫星、空间站等航天器姿态控制执行机构的驱动部件的低功耗控制。
背景技术
卫星、空间站等航天器的姿态控制执行机构的驱动部件要求功耗低,以便充分利用航天器有限的电力能源。目前的姿态控制执行机构的驱动部件,均由稳恒直流电流直接加至由功率器件组成的三相逆变桥中,通过数字控制器采样位置信号、转速信号和电流信号,采用脉宽调制PWM调制方式对电动机进行调速,特别是对于小电枢电感永磁无刷直流电动机。这种结构的驱动部件由于其直流侧供电电压恒定,反电动势较低时,加在电枢两端的电压较大,从而引起电枢电流产生很大脉动,此时由PWM调制引起的电动机的涡流损耗占电动机总损耗的比重很大。为了使永磁无刷直流电动机PWM调制引起的涡流损耗降低,不得不增大定子电枢的电感值、降低供电电压,这些方法降低了电机的功率因数和动态响应性能。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种涡流损耗小、动态响应性能好的用于小电枢电感永磁无刷直流电机的低功耗控制系统。
本发明的技术解决方案是:小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统,包括稳恒直流电源、三相逆变桥、小电枢电感永磁无刷直流电动机和数字控制器,其特征在于:在稳恒直流电源和三相逆变桥之间加有降压斩波器和能耗单元,降压斩波器的输出电压通过能耗单元提供给三相逆变桥,在小电枢电感永磁无刷直流电动机的位置信号输出端加有反电动势检测装置,稳恒直流电源提供给降压斩波器一个恒定的电压,电机在升速过程中,反电动势检测装置将检测到的反电动势峰值送入数字控制器,该反电动势峰值与一个常值相加后作为降压斩波器的参考输入,并且随着小电枢电感永磁无刷直流电动机转速的变化实时的调整降压斩波器的输入给定,对永磁无刷直流电动机进行驱动和调速。
本发明的原理是:由于PWM引起的电机铁耗的大小与PWM脉冲的幅值平方成正比,因此,降低调速时的PWM脉冲幅值就可以有效的减小电机的铁耗。本发明在小电枢永磁无刷直流电动机升速过程中,利用反电动势检测装置检测某相定子电枢反电动势峰值,将该值加上一个适当的常数作为降压斩波器的参考输入电压,也就是使降压斩波器的输出电压跟随永磁无刷直流电动机相电动势的峰值而变化,并把降压斩波器的电压输出提供给三相逆变桥进行调速,这种结构减小了电流PWM的幅值,从而有效地降低了由PWM引起的永磁无刷直流电动机的涡流损耗。加入能耗单元的目的是在电机启动后斩波器输出电压过高时,通过该能耗单元将过高的电压能源消耗掉,以避免对三相逆变桥造成损坏。
本发明与现有技术相比的优点在于:采用了动态跟踪永磁无刷直流电动机相电动势的峰值,并通过对降压斩波器的反馈控制提供给三相逆变桥一个适当的输入电压,在保证永磁无刷直流电动机调速性能的前提下,降低了PWM的幅值变化,使得由PWM调制引起的永磁无刷直流电动机的涡流损耗大大减小,并且减小了由PWM调制引起的转矩脉动,从而保证了永磁无刷直流电动机电枢绕组在真空环境中能够运行在较理想的温度下。同时,节约了航天器的电力能源。
附图说明
图1为本发明的原理框图;
图2为图1的数字控制器原理框图;
图3为本发明的运算和控制流程图。
具体实施方式
如图1所示,本发明由稳恒直流电源1、降压斩波器2、能耗单元3、三相逆变桥4、梯形波反电势永磁无刷直流电动机5、反电动势检测装置6、数字控制器7组成,稳恒直流电源1提供给降压斩波器2一个恒定的电压。电机在升速过程中,反电动势检测装置6将检测到的反电动势峰值送入到数字控制器7,该值与一个适当的常值相加后作为降压斩波器的参考输入。降压斩波器的输出电压提供给三相逆变桥4,对永磁无刷直流电动机5进行驱动和调速。在永磁无刷直流电动机5升速过程中,降压斩波器2的输出电压线性的跟随永磁无刷直流电动机5的反电动势峰值变化而变化。
如图1所示,降压斩波器1包括一个自关断功率器件、快恢复功率二极管、滤波电感和电解电容,关断功率器件的漏极接直流电源,源极接快恢复功率二极管的阴极和滤波电感的输入端,滤波电感的输出端接电解电容的正极,快恢复功率二极管的负极和电解电容的负极均接地。通过调节自关断功率器件触发门极的PWM的占空比来控制降压斩波器的输出电压。能耗单元3包括一个自关断功率器件和与其串接的一个功率电阻。当电机负载突减时需要启动能耗电阻,以保证功率平衡。三相逆变桥4包括六个自关断功率器件,控制电机的换向和调速。永磁无刷直流电机定子电枢绕组为三相Y接。
电动势检测装置由霍尔电压传感器、低通滤波器组成。霍尔电压传感器串接到永磁无刷直流电动机的C相绕组中,霍尔电压传感器的输出端接低通滤波器,低通滤波器的输出接到数字控制器的A/D转换通道。
如图2所示,本发明所述的数字控制器采用TMS320F2812,它由CPU、存储器、数字I/O、PWM生成模块和模数转换模块组成,模数转换模块对反电动势峰值、电枢电流、斩波器输出电压、电机转子位置信号进行采样。采样后的反电动势峰值加上电源电压的20%作为斩波器输出电压的给定值,电枢电流经滤波后用于控制电机的转矩,转子位置信号通过逻辑运算生成换向信号。经运算后生成8路PWM信号,其中PWM1~PWM6用于永磁无刷直流电动机5控制和调速、PWM7用于降压斩波器2的控制、PWM8用于能耗单元3的控制。
利用霍尔电压传感器检测某相定子电枢反电动势峰值,将该值加上一个适当的常数(一般为直流电源电压的20%)作为降压斩波器的参考输入电压,也就是使降压斩波器的输出电压跟随永磁无刷直流电动机相电动势的峰值而变化,并把降压斩波器的电压输出提供给三相逆变桥进行调速。
Claims (5)
1、小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统,包括稳恒直流电源、三相逆变桥、小电枢电感永磁无刷直流电动机和数字控制器,其特征在于:在稳恒直流电源和三相逆变桥之间加有降压斩波器和能耗单元,降压斩波器的输出电压通过能耗单元提供给三相逆变桥,在小电枢电感永磁无刷直流电动机的位置信号输出端加有反电动势检测装置,稳恒直流电源提供给降压斩波器一个恒定的电压,电机在升速过程中,反电动势检测装置将检测到的反电动势峰值送入数字控制器,该反电动势峰值与一个常值相加后作为降压斩波器的参考输入,并且随着小电枢电感永磁无刷直流电动机转速的变化实时的调整降压斩波器的输入给定,对永磁无刷直流电动机进行驱动和调速。
2、根据权利要求1所述的小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统,其特征在于:所述的数字控制器由CPU、存储器、数字I/O、脉宽调制PWM生成模块和模数转换模块组成,模数转换模块对反电动势峰值、电枢电流、斩波器输出电压、电机转子位置信号进行采样,经运算和控制后生成8路脉宽调制PWM信号,其中PWM1~PWM6用于永磁无刷直流电动机的控制和调速、PWM7用于降压斩波器的控制、PWM8用于能耗单元的控制。
3、根据权利要求1所述的小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统,其特征在于:所述的降压斩波器1包括一个自关断功率器件、快恢复功率二极管、滤波电感和电解电容,自关断功率器件的漏极接直流稳恒电源的输出端,源极接快恢复二极管的阴极和滤波电感的输入端,二极管的阴极接地,滤波电感的输出端接电解电容的正极,电解电容的负极接地。
4、根据权利要求1所述的小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统,其特征在于:所述的能耗单元包括一个自关断功率器件和与其串接的一个功率电阻。
5、根据权利要求1所述的小电枢电感永磁无刷直流电动机低功耗控制系统,其特征在于:所述的电动势检测装置由霍尔电压传感器、低通滤波器组成。霍尔电压传感器串接到永磁无刷直流电动机的C相绕组中,霍尔电压传感器的输出端接低通滤波器,低通滤波器的输出接到数字控制器的A/D转换通道。位置检测装置由霍尔位置传感器和整形电路组成。霍尔位置传感器输出的方波信号经整形后连接到数字控制器的I/O引脚。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100119736A CN1302614C (zh) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | 小电枢电感永磁无刷直流电动机控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100119736A CN1302614C (zh) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | 小电枢电感永磁无刷直流电动机控制系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1710801A true CN1710801A (zh) | 2005-12-21 |
CN1302614C CN1302614C (zh) | 2007-02-28 |
Family
ID=35706994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2005100119736A Expired - Fee Related CN1302614C (zh) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | 小电枢电感永磁无刷直流电动机控制系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1302614C (zh) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101159422A (zh) * | 2007-10-16 | 2008-04-09 | 李平 | 具有近似恒功率牵引电机特性的永磁直流电机驱动控制系统 |
CN101908854A (zh) * | 2010-08-24 | 2010-12-08 | 南京新乐能电子科技有限公司 | 直流电机调速控制器 |
CN101917153A (zh) * | 2010-08-24 | 2010-12-15 | 浙江黄岩东兴塑业有限公司 | 智能电机控制系统 |
WO2011054151A1 (zh) * | 2009-11-06 | 2011-05-12 | 深圳市博巨兴实业发展有限公司 | 无刷直流电风扇控制系统 |
CN101739013B (zh) * | 2009-12-22 | 2011-07-27 | 北京航空航天大学 | 一种卫星天线指向机构数字控制系统 |
WO2011095013A1 (zh) * | 2010-02-04 | 2011-08-11 | Li Hongqi | 直流电机调速控制器 |
CN102790568A (zh) * | 2012-08-01 | 2012-11-21 | 北京海斯德电机技术有限公司 | 一种高速无刷直流电动机软起动控制系统 |
CN102857162A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-02 | 宜昌清江电气有限公司 | 一种大电流无刷直流电机的主电路及控制方法 |
CN103715965A (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-09 | 财团法人工业技术研究院 | 具有防逆接保护的马达控制器 |
CN104300854A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-01-21 | 黑龙江省科学院科技孵化中心 | 基于Buck变换器的无刷直流电机驱动电路 |
CN104410341A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-11 | 江苏科技大学 | 基于直流电压调节的低速转矩脉动抑制装置及抑制方法 |
CN105259502A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-20 | 沈阳兴华航空电器有限责任公司 | 一种无刷直流电机测试装置 |
CN105259503A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-20 | 沈阳兴华航空电器有限责任公司 | 一种通用无刷电机测试设备 |
CN106655974A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-10 | 沈阳工业大学 | 一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置及方法 |
CN108768224A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-06 | 东华大学 | 一种减小无刷直流电机换向过程引起的力矩波动方法 |
CN114389489A (zh) * | 2020-10-22 | 2022-04-22 | 北京机械设备研究所 | 一种空间飞轮用无刷直流电机驱动系统 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR0154854B1 (ko) * | 1995-08-23 | 1998-12-15 | 김광호 | 언밸런스드 클럭을 사용한 센서리스 브러시리스 직류 모터의 스타트-업 회로 |
JP2001178184A (ja) * | 1999-12-16 | 2001-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インバータ装置およびこれを使用した電気洗濯機 |
JP3896855B2 (ja) * | 2002-01-23 | 2007-03-22 | 松下電器産業株式会社 | モータ駆動装置 |
-
2005
- 2005-06-21 CN CNB2005100119736A patent/CN1302614C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101159422A (zh) * | 2007-10-16 | 2008-04-09 | 李平 | 具有近似恒功率牵引电机特性的永磁直流电机驱动控制系统 |
WO2011054151A1 (zh) * | 2009-11-06 | 2011-05-12 | 深圳市博巨兴实业发展有限公司 | 无刷直流电风扇控制系统 |
CN101739013B (zh) * | 2009-12-22 | 2011-07-27 | 北京航空航天大学 | 一种卫星天线指向机构数字控制系统 |
WO2011095013A1 (zh) * | 2010-02-04 | 2011-08-11 | Li Hongqi | 直流电机调速控制器 |
CN101908854A (zh) * | 2010-08-24 | 2010-12-08 | 南京新乐能电子科技有限公司 | 直流电机调速控制器 |
CN101917153A (zh) * | 2010-08-24 | 2010-12-15 | 浙江黄岩东兴塑业有限公司 | 智能电机控制系统 |
CN102790568B (zh) * | 2012-08-01 | 2014-10-15 | 北京海斯德电机技术有限公司 | 一种高速无刷直流电动机软起动控制系统 |
CN102790568A (zh) * | 2012-08-01 | 2012-11-21 | 北京海斯德电机技术有限公司 | 一种高速无刷直流电动机软起动控制系统 |
CN102857162B (zh) * | 2012-09-11 | 2015-04-15 | 宜昌清江电气有限公司 | 一种大电流无刷直流电机的主电路及控制方法 |
CN102857162A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-02 | 宜昌清江电气有限公司 | 一种大电流无刷直流电机的主电路及控制方法 |
CN103715965A (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-09 | 财团法人工业技术研究院 | 具有防逆接保护的马达控制器 |
CN104300854A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-01-21 | 黑龙江省科学院科技孵化中心 | 基于Buck变换器的无刷直流电机驱动电路 |
CN104410341A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-03-11 | 江苏科技大学 | 基于直流电压调节的低速转矩脉动抑制装置及抑制方法 |
CN105259502A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-20 | 沈阳兴华航空电器有限责任公司 | 一种无刷直流电机测试装置 |
CN105259503A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-20 | 沈阳兴华航空电器有限责任公司 | 一种通用无刷电机测试设备 |
CN106655974A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-10 | 沈阳工业大学 | 一种适用于电机操动机构的输入功率调节装置及方法 |
CN108768224A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-06 | 东华大学 | 一种减小无刷直流电机换向过程引起的力矩波动方法 |
CN114389489A (zh) * | 2020-10-22 | 2022-04-22 | 北京机械设备研究所 | 一种空间飞轮用无刷直流电机驱动系统 |
CN114389489B (zh) * | 2020-10-22 | 2023-07-18 | 北京机械设备研究所 | 一种空间飞轮用无刷直流电机驱动系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1302614C (zh) | 2007-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1302614C (zh) | 小电枢电感永磁无刷直流电动机控制系统 | |
TWI424679B (zh) | 具能量回收之無感測元件馬達控制方法 | |
CN102545749B (zh) | 宽调速范围无刷直流电机无位置传感器控制装置及方法 | |
CN106849779B (zh) | 开关磁阻电机电流无差拍pwm占空比控制方法 | |
CN101485078A (zh) | 无传感器技术、基于脉宽调制时间段的取样反电动势电压值和/或取样电感值的评估 | |
CN102611369B (zh) | 电动汽车专用开关磁阻电机调速系统 | |
CN101388631A (zh) | 一种磁悬浮反作用飞轮电机控制系统 | |
CN201374671Y (zh) | 直流无刷马达的控制器 | |
CN103391034B (zh) | 电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器的控制方法 | |
CN101364781A (zh) | 无滤波器的宽调速范围无刷直流电机无位置传感器控制装置 | |
CN107171602A (zh) | 一种无刷直流电机回馈制动运行的pwm控制方法 | |
CN110572096A (zh) | 高速大惯量负载用无铁芯无刷直流电机控制系统及方法 | |
CN201315560Y (zh) | 直流无刷电机驱动装置 | |
CN103248298A (zh) | 一种直流电机的驱动方法 | |
CN202679294U (zh) | 无刷直流电机的驱动装置 | |
CN102751921B (zh) | 一种开关磁阻电动机绕组电流波形的控制方法 | |
CN202550948U (zh) | 一种直流无刷电机双模式控制装置 | |
CN203057050U (zh) | 一种无刷直流电机的电磁转矩脉动抑制装置 | |
CN203574575U (zh) | 电动汽车速度控制装置 | |
CN203352516U (zh) | 电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器 | |
CN202076979U (zh) | 电机超前角的控制装置 | |
CN206585494U (zh) | 一种电流型矢量控制器 | |
CN1770618A (zh) | 带传感器电动车无刷直流电机的单片机pwm控制装置 | |
CN113037178B (zh) | 一种基于脉冲响应的混合励磁双凸极电机无位置控制方法 | |
RyanDita et al. | Implementation and Comparison Study of Single-Pulse and PWM control Method to Increase Regenerative Braking Efficiency for SRM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070228 Termination date: 20180621 |