本發(fā)明涉及無刷直流電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其是一種采用正弦函數(shù)運(yùn)算的無刷直流電機(jī)三三導(dǎo)通信號(hào)合成方法。

背景技術(shù)：

無刷直流電機(jī)具有調(diào)速性能好、效率高、體積小、重量輕的特點(diǎn)，在國(guó)民生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是伴隨著如今化石能源短缺，由無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車越來越多。目前學(xué)者們大都研究無刷直流電機(jī)的兩兩導(dǎo)通方式，對(duì)三三導(dǎo)通方式研究的較少。由于三三導(dǎo)通的觸發(fā)信號(hào)，需將霍爾信號(hào)延遲30電角度，所以不能直接由霍爾信號(hào)合成，現(xiàn)今的研究大都采用光電編碼器實(shí)現(xiàn)倍頻進(jìn)而驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)的三三導(dǎo)通，采用光電編碼器成本增加，急需一種利用軟件運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的三三導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)信號(hào)合成方法，采用正弦函數(shù)運(yùn)算的無刷直流電機(jī)三三導(dǎo)通信號(hào)合成新方法應(yīng)運(yùn)而生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種高精度、運(yùn)算量小、節(jié)約成本的采用正弦函數(shù)運(yùn)算的無刷直流電機(jī)三三導(dǎo)通信號(hào)合成方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明主要包括無刷直流電機(jī)、霍爾位置傳感器以及DSP控制器，所述方法步驟如下：

步驟1，利用無刷直流電機(jī)內(nèi)部自帶的霍爾位置傳感器可以得到A、B、C三相相位互差120度且高低電平各一半的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；

步驟2，用DSP控制器記錄霍爾信號(hào)的周期T；

步驟3，由DSP控制器發(fā)出一路幅值為A相霍爾信號(hào)幅值的二倍、周期為T(T＝2t)、持續(xù)時(shí)間為T/4的正弦波，即2Hsin[t(2π/T)]；H是霍爾信號(hào)的幅值；

步驟4，在DSP控制器中將步驟3中的正弦波分別與三相霍爾信號(hào)幅值做差，記錄當(dāng)差值為0和H所對(duì)應(yīng)時(shí)刻ta1，ta2，這兩個(gè)時(shí)刻恰好為無刷直流電機(jī)三三導(dǎo)通三相六狀態(tài)切換的時(shí)刻，其余兩相同理。

進(jìn)一步的，步驟2中，記錄任意一相霍爾信號(hào)，上升沿開始計(jì)時(shí)，下降沿停止計(jì)時(shí)，記錄時(shí)間為t，霍爾信號(hào)周期為2t。

進(jìn)一步的，步驟4中，

做差計(jì)算式為：2Hsin[t(2π/T)]-H；

當(dāng)計(jì)算結(jié)果為0時(shí)，[t(2π/T)]＝30°，該時(shí)刻即為霍爾信號(hào)上升沿向后延遲30電角度所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻；

當(dāng)計(jì)算結(jié)果為H時(shí)，即[t(2π/T)]＝90°，該時(shí)刻同理是另一組開關(guān)管開通和關(guān)斷的切換時(shí)刻。

當(dāng)和sin90°＝1成立時(shí)，霍爾信號(hào)分別延遲了30電角度和90電角度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、只需運(yùn)用電機(jī)自身的霍爾位置傳感器和DSP進(jìn)行運(yùn)算而不需要其他控制控制芯片或者開發(fā)板輔助控制或運(yùn)算，減少了成本。

2、邏輯清晰明了，計(jì)算簡(jiǎn)單，編程容易。

3、該方法的計(jì)算精度高，能進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)算，適合在高精度領(lǐng)域運(yùn)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法中正弦波與霍爾信號(hào)運(yùn)算及開關(guān)管導(dǎo)通圖。

圖2是本發(fā)明方法中無刷直流電機(jī)的三三導(dǎo)通開關(guān)管開通情況及反電勢(shì)規(guī)律圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1所示HA、HB、HC即為無刷直流電機(jī)的三相霍爾位置信號(hào)，都是高低電平各為180度電角度，而且A、B、C互差120電角度。例如A相，霍爾信號(hào)的第一個(gè)上升沿是在30度但是開關(guān)管VT1需要在0度時(shí)被觸發(fā)，也就是說開關(guān)管超前霍爾信號(hào)30度觸發(fā)，其它兩相同理。若利用三相霍爾信號(hào)進(jìn)行邏輯合成，合成的信號(hào)同樣也是滯后或超前開關(guān)管的觸發(fā)時(shí)刻，所以直接利用霍爾信號(hào)不能很好的實(shí)現(xiàn)換相信號(hào)的合成或各個(gè)開關(guān)管在相應(yīng)時(shí)刻的觸發(fā)。

本發(fā)明所述的無刷直流電機(jī)三三導(dǎo)通信號(hào)合成方法中，利用DSP捕獲任意一路霍爾信號(hào)的上升沿和下降沿(以下都以A相為例)，并記錄時(shí)間為t，由霍爾信號(hào)高低電平各一半可知，霍爾信號(hào)的周期即為2t，后用T表示，假設(shè)霍爾信號(hào)的幅值為H。當(dāng)DSP成功的捕獲到時(shí)間t后，立刻讓DSP控制器實(shí)時(shí)的發(fā)出一路正弦波2Hsin[t(2π/T)]，且只需要此正弦波的前四分之一周期，在此之后每記錄一個(gè)時(shí)間T就實(shí)時(shí)的發(fā)出一路正弦波。下面用此正弦函數(shù)與常數(shù)H做減法，2Hsin[t(2π/T)]-H，然后通過判斷前式的計(jì)算結(jié)果，判斷開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)刻。當(dāng)該式的計(jì)算結(jié)果為0時(shí)，[t₁(2π/T)]＝30°，此時(shí)刻t1恰好比霍爾信號(hào)上升沿滯后30電角度，此時(shí)刻對(duì)應(yīng)的是VT2和VT5開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的切換狀態(tài)。因?yàn)闊o刷直流電機(jī)三三導(dǎo)通是三相六狀態(tài)，60電角度改變一次工作狀態(tài)，當(dāng)該式的計(jì)算結(jié)果為H時(shí)[t₂(2π/T)]＝90°，此時(shí)刻t2恰好為t1延遲60電角度所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，這個(gè)時(shí)刻是另一組開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷的切換時(shí)刻。利用正弦函數(shù)與原霍爾信號(hào)運(yùn)算的方法，彌補(bǔ)了無刷直流電機(jī)三三導(dǎo)通開關(guān)管的觸發(fā)不能利用霍爾信號(hào)直接合成的不足。同理，用此種正弦函數(shù)與霍爾信號(hào)做運(yùn)算的方法，能夠精準(zhǔn)的確定無刷直流電機(jī)六狀態(tài)各個(gè)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。利用DSP控制器記錄每個(gè)周期內(nèi)霍爾信號(hào)的周期，從而使DSP控制器實(shí)時(shí)地更新所發(fā)出正弦波的周期，這樣能使計(jì)算出來的換相時(shí)刻更為精準(zhǔn)。

如圖1所示，利用上述方法實(shí)時(shí)的計(jì)算六狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，然后按照下述時(shí)刻與開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷規(guī)律控制開關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)三三導(dǎo)通的精準(zhǔn)控制和穩(wěn)定運(yùn)行。ta1開通VT2關(guān)斷VT5，ta2開通VT3關(guān)斷VT6，tb1開通VT4關(guān)斷VT1，tb2開通VT5關(guān)斷VT2，tc1開通VT6關(guān)斷VT3，tc2開通VT1關(guān)斷VT4。

如圖2所示，無刷電機(jī)的三三導(dǎo)通是指在任一時(shí)刻均有三只功率開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，每隔60度電角度，電機(jī)改變一次工作狀態(tài)，每個(gè)開關(guān)管依次導(dǎo)通180度電角度。各個(gè)組開關(guān)管的導(dǎo)通規(guī)律為VT1、VT2、VT3→VT2、VT3、VT4→VT3、VT4、VT5→VT4、VT5、VT6→VT5、VT6、VT1→VT6、VT1、VT2。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。