應(yīng)用高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無刷直流電機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高速無刷直流電機(jī)采用Buck(直流降壓)變換器加三相逆變橋的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其換相時(shí)刻由位置信號(hào)決定，位置信號(hào)是通過三個(gè)霍爾傳感器得到的，由于霍爾傳感器受到電機(jī)磁場、RC濾波器以及安裝位置偏差等影響，其發(fā)出的換相信號(hào)滯后于真實(shí)的換相信號(hào)，存在一定的滯后角度。當(dāng)電機(jī)工作在高速時(shí)，該換相滯后角會(huì)引起直流電機(jī)非導(dǎo)通相繞組出現(xiàn)較大續(xù)流，導(dǎo)通相繞組在關(guān)斷前出現(xiàn)較大的電流尖峰，導(dǎo)致電機(jī)相電流波形發(fā)生畸變，電機(jī)發(fā)熱量增加，溫度升高，從而產(chǎn)生額外的電機(jī)損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)而提出的，其目的是提供一種應(yīng)用高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的控制系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案的原理:
高速無刷直流電機(jī)換相滯后角補(bǔ)償方法通過DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)在換相中斷程序中將換相點(diǎn)提前以實(shí)現(xiàn)對(duì)滯后角的補(bǔ)償。
[0005]滯后角由中斷延遲滯后角、安裝誤差角、RC濾波滯后角三部分組成，其中中斷延遲、霍爾傳感器安裝誤差都是靜態(tài)誤差，可以通過測量獲得，霍爾信號(hào)經(jīng)RC濾波器產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差則通過計(jì)算獲得。
[0006]無刷直流電機(jī)以霍爾信號(hào)為中斷觸發(fā)信號(hào)，按照一定的順序，每60°電角度(一個(gè)換相周期為60°電角度)進(jìn)行一次換相，由于中斷服務(wù)程序只能進(jìn)行中斷延時(shí)，不能進(jìn)行中斷超前。為了實(shí)現(xiàn)滯后角補(bǔ)償，必須先根據(jù)電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算出60°電角度對(duì)應(yīng)的換相周期，再將換相順序提前60°電角度(一個(gè)換相周期)，然后在中斷程序中，通過定時(shí)程序推遲60°電角度減去滯后角后對(duì)應(yīng)的時(shí)間，再進(jìn)行換相，這樣便將換相時(shí)刻提前了一定的滯后角，實(shí)現(xiàn)了滯后角補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
應(yīng)用高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的控制系統(tǒng)，包括直流電源、Buck變換器、三相逆變橋、無刷直流電機(jī)和DSP控制板;所述Buck變換器由可控硅T1、二極管D1、電感LI以及電容Cl組成，所述三相逆變橋由三個(gè)橋臂的六個(gè)可控硅Ql- Q6組成;直流電源的正端與可控硅TI的集電極連接，直流電源的負(fù)端與二極管DI的陽極、電容CI的負(fù)極連接，電感LI 一端同時(shí)與可控硅TI的發(fā)射極、二極管DI的陰極連接，電感LI的另一端與電容CI的正極連接；電容Cl的正極與可控硅Ql、可控硅Q3、可控硅Q5的集電極連接，電容Cl的負(fù)極與可控硅Q2、可控硅Q4、可控硅Q6的發(fā)射極連接，可控硅Ql的發(fā)射極與可控硅Q2的集電極連接，可控硅Q3的發(fā)射極與可控硅Q4的集電極連接，可控硅Q5的發(fā)射極與可控硅Q6的集電極連接;無刷直流電機(jī)的A相與可控硅Ql的發(fā)射極、可控硅Q2的集電極連接，無刷直流電機(jī)的B相與可控硅Q3的發(fā)射極、可控硅Q4的集電極連接，無刷直流電機(jī)的C相與可控硅Q5的發(fā)射極、可控硅Q6的集電極連接;無刷直流電機(jī)產(chǎn)生的三個(gè)霍爾信號(hào)Hal IA、Ha 11B和Hal IC由DSP控制板接收;DSP控制板產(chǎn)生的PffM信號(hào)由Buck變換器接收。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明能有效消除電機(jī)換相滯后角，抑制非導(dǎo)通相續(xù)流及導(dǎo)通相電流關(guān)斷前的電流尖峰，達(dá)到減小直流電機(jī)相電流波形畸變，減少電機(jī)發(fā)熱量，降低電機(jī)損耗，提高電機(jī)效率的目的。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中霍爾信號(hào)值與無刷直流電機(jī)的導(dǎo)通相對(duì)應(yīng)圖；
圖3是本發(fā)明高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的主程序流程示意圖；
圖4是本發(fā)明中霍爾信號(hào)中斷子程序的流程示意圖。
[0010]其中:
I直流電源2 Buck變換器
3三相逆變橋4無刷直流電機(jī)
5 DSP控制板。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)說明書附圖對(duì)本發(fā)明應(yīng)用高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明:
如圖1所示，一種應(yīng)用高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的控制系統(tǒng)，包括直流電源1、Buck變換器2、三相逆變橋3、無刷直流電機(jī)4和DSP控制板5;所述Buck變換器2由可控硅Tl、二極管Dl、電感LI以及電容Cl組成，所述三相逆變橋3由三個(gè)橋臂的六個(gè)可控硅Ql-Q6組成。
[0012]所述直流電源I的正端與可控硅TI的集電極連接;直流電源I的負(fù)端與二極管DI的陽極、電容CI的負(fù)極連接，電感LI一端同時(shí)與可控硅TI的發(fā)射極、二極管DI的陰極連接，電感LI的另一端與電容Cl的正極連接；電容Cl的正極與可控硅Ql、可控硅Q3、可控硅Q5的集電極連接，電容Cl的負(fù)極與可控硅Q2、可控硅Q4、可控硅Q6的發(fā)射極連接，可控硅Ql的發(fā)射極與可控硅Q2的集電極連接，可控硅Q3的發(fā)射極與可控硅Q4的集電極連接，可控硅Q5的發(fā)射極與可控硅Q6的集電極連接;無刷直流電機(jī)4的A相與可控硅QI的發(fā)射極、可控硅Q2的集電極連接，無刷直流電機(jī)4的B相與可控硅Q3的發(fā)射極、可控硅Q4的集電極連接，無刷直流電機(jī)4的C相與可控硅Q5的發(fā)射極、可控硅Q6的集電極連接。無刷直流電機(jī)4產(chǎn)生的三個(gè)霍爾信號(hào)Hal lA、Hal IB和Hal IC由DSP控制板5接收;DSP控制板5產(chǎn)生的PffM信號(hào)由Buck變換器2接收。
[0013]所述直流電源I為無刷直流電機(jī)提供直流電，Buck變換器2將直流電變換為可調(diào)的直流電壓，三相逆變橋3用于無刷直流電機(jī)的換相，DSP控制板5用于霍爾信號(hào)的采集、PffM信號(hào)生成、電機(jī)控制算法實(shí)現(xiàn)以及人機(jī)通訊等功能，DSP控制板5選用TI公司生產(chǎn)的以TMS320F2812芯片為核心的系統(tǒng)控制板，TMS320F2812芯片是32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，運(yùn)算頻率高達(dá)150MHz，具有運(yùn)算精度高，系統(tǒng)處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)芯片內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換模塊、串口通信模塊和事件管理器等模塊，可方便實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集輸出、霍爾信號(hào)捕獲、PWM信號(hào)生成以及電機(jī)控制等功能。
[0014]如圖2所示，圖中HallA、HallB、HallC分別代表無刷直流電機(jī)的三個(gè)霍爾位置信號(hào)，其中I代表高電平，O代表低電平，A、B、C代表無刷直流電機(jī)的三相繞組，Ql- Q6代表三相逆變橋的可控硅，根據(jù)同一時(shí)刻三個(gè)霍爾信號(hào)的值，控制三相逆變橋相應(yīng)可控硅的導(dǎo)通，便可實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)的換相功能。無刷直流電機(jī)4的位置信號(hào)是通過三個(gè)霍爾傳感器檢測得到的，三個(gè)霍爾器環(huán)繞在轉(zhuǎn)子周圍，在空間上間隔120°，轉(zhuǎn)子經(jīng)過霍爾傳感器時(shí)，霍爾傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)180°脈寬的輸出信號(hào)，三個(gè)霍爾傳感器的輸出信號(hào)互差120°，在每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期中共有6個(gè)上升沿或下降沿，分別對(duì)應(yīng)6個(gè)換相時(shí)刻，根據(jù)三個(gè)霍爾信號(hào)的值，便可驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正確換相。
[0015]如圖3所示，本發(fā)明的所使用的高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
(I)開始
從主程序入口開始程序(SI);
(Π )初始化
進(jìn)行DSP控制板5的初始化，完成DSP控制板5外設(shè)時(shí)鐘、看門狗、1 口以及中斷向量表的初始化工作(S2);
(m)配置寄存器
配置DSP控制板5的定時(shí)器、PffM寄存器、SCI寄存器以及捕捉中斷寄存器，并使能相關(guān)中斷功能(S3);
(IV)初始化軟件參數(shù)初始化定時(shí)器、PWM占空比、延時(shí)時(shí)間、RS232通訊軟件等相關(guān)參數(shù)(S4);
(V)循環(huán)等待
進(jìn)入主循環(huán)，等待捕捉中斷發(fā)生(S5);
(VI)中斷程序并返回
執(zhí)行霍爾信號(hào)中斷子程序，完成后返回主程序的循環(huán)等待(S6);
如圖4所示，所述霍爾信號(hào)中斷子程序包括以下步驟:
(I)中斷開始
發(fā)生捕捉中斷，進(jìn)入霍爾信號(hào)中斷程序(S7);
(Π )提如換相順序
根據(jù)電機(jī)換相順序表，將無刷直流電機(jī)4換相順序提前60度電角度(S8);
(ΙΠ)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速
實(shí)時(shí)計(jì)算無刷直流電機(jī)4的轉(zhuǎn)速及電機(jī)換相周期(S9);
(IV)計(jì)算延時(shí)時(shí)間計(jì)算無刷直流電機(jī)4換相推遲角度對(duì)應(yīng)的時(shí)間(SlO);
(V)執(zhí)行換相
進(jìn)入主循環(huán)，等待捕捉中斷發(fā)生(S11);
(VI)中斷完成返回主程序調(diào)用延時(shí)程序進(jìn)行延時(shí)，延時(shí)后進(jìn)行電機(jī)換相(S12)。
[0016]本發(fā)明能有效消除電機(jī)換相滯后角，抑制非導(dǎo)通相續(xù)流及導(dǎo)通相電流關(guān)斷前的電流尖峰，達(dá)到減小直流電機(jī)相電流波形的畸變，減少電機(jī)損耗，進(jìn)一步降低了電機(jī)發(fā)熱量，提高了電機(jī)效率的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括直流電源(I)、Buck變換器(2)、三相逆變橋(3 )、無刷直流電機(jī)(4)和DSP控制板(5 );所述Buck變換器(2 )由可控硅T 1、二極管Dl、電感LI以及電容Cl組成，所述三相逆變橋(3 )由三個(gè)橋臂的六個(gè)可控硅Q1- Q6組成；直流電源(I)的正端與可控硅TI的集電極連接，直流電源(I)的負(fù)端與二極管DI的陽極、電容Cl的負(fù)極連接，電感LI 一端同時(shí)與可控硅TI的發(fā)射極、二極管Dl的陰極連接，電感LI的另一端與電容Cl的正極連接；電容Cl的正極與可控硅Ql、可控硅Q3、可控硅Q5的集電極連接，電容CI的負(fù)極與可控硅Q2、可控硅Q4、可控硅Q6的發(fā)射極連接，可控硅Ql的發(fā)射極與可控硅Q2的集電極連接，可控硅Q3的發(fā)射極與可控硅Q4的集電極連接，可控硅Q5的發(fā)射極與可控硅Q6的集電極連接;無刷直流電機(jī)(4)的A相與可控硅Ql的發(fā)射極、可控硅Q2的集電極連接，無刷直流電機(jī)(4)的B相與可控硅Q3的發(fā)射極、可控硅Q4的集電極連接，無刷直流電機(jī)(4 )的C相與可控娃Q5的發(fā)射極、可控娃Q6的集電極連接;無刷直流電機(jī)(4)產(chǎn)生的三個(gè)霍爾信號(hào)HallA、HallB和HallC由DSP控制板(5)接收;DSP控制板(5)產(chǎn)生的PffM信號(hào)由Buck變換器(2)接收。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用高速無刷直流電機(jī)換相滯后角軟件補(bǔ)償方法的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括直流電源、Buck變換器、三相逆變橋、無刷直流電機(jī)和DSP控制板；無刷直流電機(jī)產(chǎn)生的三個(gè)霍爾信號(hào)HallA、HallB和HallC由DSP控制板接收；DSP控制板產(chǎn)生的PWM信號(hào)由Buck變換器接收。本發(fā)明能有效消除電機(jī)換相滯后角，抑制非導(dǎo)通相續(xù)流及導(dǎo)通相電流關(guān)斷前的電流尖峰，達(dá)到減小直流電機(jī)相電流波形畸變，減少電機(jī)發(fā)熱量，降低電機(jī)損耗，提高電機(jī)效率的目的。
【IPC分類】H02P7/28
【公開號(hào)】CN105529971
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610100452
【發(fā)明人】魏振, 豐向陽
【申請(qǐng)人】核工業(yè)理化工程研究院
【公開日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年2月24日