一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法和控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法和控制系統(tǒng)。包括以下步驟:檢測(cè)兩相定子繞組電流,并對(duì)其進(jìn)行信號(hào)變換,生成直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值;對(duì)外部輸入的轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,生成數(shù)字信號(hào)控制器需要的低電壓信號(hào);采集低電壓信號(hào)并得到轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流參考值;將對(duì)應(yīng)電流值與電機(jī)電流參考值比較,并生成PWM控制信號(hào),對(duì)逆變橋的上下橋臂進(jìn)行PWM控制,使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子達(dá)到轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角位置。本發(fā)明選用無刷電機(jī),并采用先進(jìn)的開環(huán)控制方法,不僅可以獲得很高的位置控制精度,極大地提高電機(jī)及負(fù)載的頻率響應(yīng)值,而且省去了高精度位置傳感器,簡化了系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】
一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法和控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域,特別涉及一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法和控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電機(jī)位置控制領(lǐng)域,通常采用兩種轉(zhuǎn)角控制方法,一種方法是采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制,每接受一個(gè)步進(jìn)脈沖,電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步進(jìn)角度;另一種方法是采用各種控制電機(jī),例如同步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、無刷電機(jī)等,加裝高精度位移傳感器,從而對(duì)電機(jī)位置進(jìn)行閉環(huán)控制。采用第一種方法時(shí),由于步進(jìn)電機(jī)的局限性,不能獲得很高的頻率響應(yīng),在一些應(yīng)用領(lǐng)域不能采用;采用第二種方法時(shí),由于需要加裝位移傳感器,增加系統(tǒng)復(fù)雜性,增加了尺寸。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法和控制系統(tǒng),解決了現(xiàn)有技術(shù)只能采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制,或者采用無刷電機(jī)時(shí)需要加裝位移傳感器的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法,包括以下步驟:
[0005]步驟I,檢測(cè)無刷電機(jī)逆變器輸出的兩相定子繞組電流,并對(duì)所述兩相定子繞組電流進(jìn)行信號(hào)變換,生成直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值;
[0006]步驟2,對(duì)外部輸入的轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,生成數(shù)字信號(hào)控制器需要的低電壓信號(hào),采集所述低電壓信號(hào)得到轉(zhuǎn)角位置給定值;
[0007]步驟3,根據(jù)所述轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流參考值;
[0008]步驟4,將步驟I中所述對(duì)應(yīng)電流值與步驟3中的所述電機(jī)電流參考值比較,根據(jù)比較結(jié)果生成用于控制無刷電機(jī)逆變橋的PWM控制信號(hào);
[0009]步驟5,根據(jù)所述PffM控制信號(hào)向逆變橋上下橋臂發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào);
[0010]步驟6,根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào),逆變橋?qū)﹄姍C(jī)定子繞組進(jìn)行PffM控制,使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子達(dá)到所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角位置。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明選用無刷電機(jī),并采用先進(jìn)的開環(huán)控制方法,不僅可以獲得很高的位置控制精度,極大地提高電機(jī)及負(fù)載的頻率響應(yīng)值,而且省去了高精度位置傳感器,簡化了系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的可靠性,在旋芯比例液壓閥、旋芯伺服閥、控制閥門的控制以及其他涉及特定旋轉(zhuǎn)角度范圍的控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0013]進(jìn)一步,所述無刷電機(jī)逆變器為三相逆變器。
[0014]進(jìn)一步,所述步驟I具體為:檢測(cè)所述三相逆變器輸出的定子繞組電流iJPib,并根據(jù)所述ijPib計(jì)算出i。,對(duì)所述ia、ib和i。作CLARKE轉(zhuǎn)換,將所述ia、ib和i。等效為直角坐標(biāo)系的ia和ip。
[0015]進(jìn)一步,所述步驟3具體為:根據(jù)得到的轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流參考值i_f和ifef ;所述步驟4具體為:將所述i_f與所述ia比較,將ifirrf與所述b比較,生成電流偏差值;對(duì)所述電流偏差值進(jìn)行PI運(yùn)算,得到指令電壓Va和Ve,并對(duì)所述指令電壓Va和Vfi做電壓空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算,生成用于控制逆變橋的PffM控制信號(hào)。
[0016]進(jìn)一步,還包括電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角回復(fù)步驟,所述電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角回復(fù)步驟具體為:
[0017]設(shè)定電機(jī)的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角;
[0018]根據(jù)所述電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角計(jì)算出基準(zhǔn)電流矢量;
[0019]利用極距內(nèi)旋轉(zhuǎn),當(dāng)無刷電機(jī)的供電電源上電時(shí),根據(jù)所述基準(zhǔn)電流矢量,控制無刷電機(jī)快速回復(fù)所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角;當(dāng)無刷電機(jī)的供電電源掉電時(shí),根據(jù)所述基準(zhǔn)電流矢量,利用直流電源儲(chǔ)存的電能,控制無刷電機(jī)快速回復(fù)所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角。
[0020]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:本進(jìn)一步方案可以在無刷電機(jī)供電電源上電和掉電時(shí),控制無刷電機(jī)快速回復(fù)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角,滿足應(yīng)用該系統(tǒng)時(shí),無刷電機(jī)復(fù)歸到指定角度的特殊要求。
[0021]進(jìn)一步,所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角限定在無刷電機(jī)的相鄰兩個(gè)極距范圍內(nèi)。
[0022]—種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng),包括電流檢測(cè)電路、轉(zhuǎn)角位置給定電路、數(shù)字信號(hào)控制器、逆變橋驅(qū)動(dòng)電路和逆變橋,
[0023]所述電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)無刷電機(jī)逆變器輸出的兩相定子繞組電流,并對(duì)所述兩相定子繞組電流進(jìn)行信號(hào)變換和濾波,由數(shù)字信號(hào)控制器采集后,運(yùn)行軟件生成直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值;
[0024]所述轉(zhuǎn)角位置給定電路用于對(duì)外部輸入的轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,生成數(shù)字信號(hào)控制器需要的低電壓信號(hào),以供數(shù)字信號(hào)控制器采集計(jì)算得到轉(zhuǎn)角位置給定值;
[0025]所述數(shù)字信號(hào)控制器用于采集所述兩相定子繞組電流,并運(yùn)行軟件生成直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值;還用于采集所述低電壓信號(hào),得到轉(zhuǎn)角位置給定值,并計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流參考值;將所述電機(jī)電流參考值和所述直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值比較,根據(jù)比較結(jié)果生成用于控制無刷電機(jī)逆變橋的PWM控制信號(hào);
[0026]所述逆變橋驅(qū)動(dòng)電路用于為逆變橋提供驅(qū)動(dòng)電源,并根據(jù)所述PWM控制信號(hào)向所述逆變橋的上下橋臂發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào);
[0027]所述逆變橋用于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)電機(jī)電壓進(jìn)行空間矢量PWM控制,使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子達(dá)到所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角位置。
[0028]進(jìn)一步,所述電流檢測(cè)電路用于采集逆變器輸出的兩相定子繞組電流i4Pib。
[0029]進(jìn)一步,所述數(shù)字信號(hào)控制器包括第一計(jì)算單元、CLARKE轉(zhuǎn)換單元、第二計(jì)算單元、比較單元、PI運(yùn)算單元和SVPffM調(diào)制單元,
[0030]所述第一計(jì)算單元用于根據(jù)所述ijPib計(jì)算出i。;
[0031]所述CLARKE轉(zhuǎn)換單元用于對(duì)所述ia、ib和ic作CLARKE轉(zhuǎn)換,將ia、ib和ic等效為直角坐標(biāo)系的ia和if!。
[0032]所述第二計(jì)算單元用于根據(jù)得到的轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流參考值i_f和ierrf;
[0033]所述比較單元用于將所述iarrf與所述ia比較,將ifirrf與所述ip比較,并生成電流偏差值;
[0034]所述PI運(yùn)算單元用于對(duì)所述電流偏差值進(jìn)行PI運(yùn)算,得到指令電壓Va和Ve;
[0035]所述SVPffM調(diào)制單元用于對(duì)所述指令電壓Va和Ve做電壓空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算,生成用于控制逆變橋的PWM控制信號(hào)。
[0036]進(jìn)一步,還包括直流電源變換電路、直流電源檢測(cè)電路和/或電流保護(hù)電路,
[0037]所述直流電源變換電路用于將外部輸入的直流電源電壓轉(zhuǎn)換成逆變器內(nèi)電路需要的各種等級(jí)電壓,并提供給數(shù)字信號(hào)控制器、電流檢測(cè)電路和/或電流保護(hù)電路;
[0038]所述直流電源檢測(cè)電路用于將外部電源電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)控制器可以檢測(cè)的電壓信號(hào),當(dāng)數(shù)字信號(hào)控制器檢測(cè)到所述電壓信號(hào)過壓時(shí),產(chǎn)生用于關(guān)閉所述逆變橋的控制信號(hào);
[0039]所述電流保護(hù)電路用于檢測(cè)所述無刷電機(jī)的逆變電流,當(dāng)所述逆變電流過流時(shí),向數(shù)字信號(hào)控制器發(fā)出用于關(guān)閉逆變橋的中斷信號(hào)。
[0040]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:采用直流電源變換電路,可以快速平穩(wěn)地為無刷電機(jī)逆變器的各種內(nèi)部電路提供所需的不同等級(jí)電壓的電源。采用直流電源檢測(cè)電路,可以將外部電源電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)控制器可以檢測(cè)的電壓信號(hào),以便數(shù)字信號(hào)控制器進(jìn)行過壓保護(hù)、掉電保護(hù)。采用電流保護(hù)電路,可以對(duì)逆變電流進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)檢測(cè)到電機(jī)的逆變電流過流時(shí),實(shí)時(shí)關(guān)閉逆變橋,從而保護(hù)電機(jī)。
【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法的流程示意圖;
[0042]圖2為本發(fā)明一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述,所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明,并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0044]如圖1所述,為本發(fā)明一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法的流程示意圖,包括以下步驟:
[0045]步驟I,檢測(cè)無刷電機(jī)逆變器輸出的兩相定子繞組電流,并對(duì)所述兩相定子繞組電流進(jìn)行信號(hào)變換,生成直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值;
[0046]步驟2,對(duì)外部輸入的轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,生成數(shù)字信號(hào)控制器需要的低電壓信號(hào),采集所述低電壓信號(hào)得到轉(zhuǎn)角位置給定值;
[0047]步驟3,根據(jù)轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流參考值;
[0048]步驟4,將步驟I中所述對(duì)應(yīng)電流值與步驟3中的所述電機(jī)電流參考值比較,根據(jù)比較結(jié)果生成用于控制無刷電機(jī)逆變橋的PWM控制信號(hào);
[0049]步驟5,根據(jù)所述PffM控制信號(hào)向無刷電機(jī)逆變橋上下橋臂發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào);
[0050]步驟6,根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào),逆變橋?qū)﹄姍C(jī)定子繞組進(jìn)行PffM控制,使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子達(dá)到所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角位置。
[0051]優(yōu)選實(shí)施例中,本發(fā)明采用三相逆變器,且所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角限定在無刷電機(jī)的相鄰兩個(gè)極距范圍內(nèi)。當(dāng)采用三相逆變器時(shí),所述步驟I具體為:檢測(cè)所述三相逆變器輸出的定子繞組電流ia和ib,并根據(jù)所述ia和ib計(jì)算出ic,對(duì)所述ia、ib和ic作CLARKE轉(zhuǎn)換,將所述ia、ib和i。等效為直角坐標(biāo)系的ia和ie。步驟2具體為:外部控制器給無刷電機(jī)逆變器發(fā)送與給定轉(zhuǎn)角大小對(duì)應(yīng)的高電平脈沖寬度信號(hào),轉(zhuǎn)角位置給定電路將此外部信號(hào)與內(nèi)部電路隔離,同時(shí)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)控制器可以接受的低電平信號(hào),由數(shù)字信號(hào)控制器根據(jù)脈沖寬度大小計(jì)算給定轉(zhuǎn)角大小。所述步驟3具體為:對(duì)于一個(gè)確定的給定轉(zhuǎn)角,在平面空間中相應(yīng)有一個(gè)確定的電流矢量,數(shù)字信號(hào)控制器將給定轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的給定電流矢量分解成直角坐標(biāo)系的水平分量電流參考值iarrf和垂直分量電流參考值ifcrf。所述步驟4具體為:將所述
[0052]iaref與所述ia比較,將ieref與所述ie比較,生成電流偏差值;對(duì)所述電流偏差值進(jìn)行PI運(yùn)算,得到指令電壓Va和Vi!,并對(duì)所述指令電壓Va和VM故電壓空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算,生成用于控制無刷電機(jī)逆變橋的PWM控制信號(hào)。
[0053]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,還包括電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角回復(fù)步驟,所述電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角回復(fù)步驟具體為:
[0054]設(shè)定電機(jī)的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角;
[0055 ]根據(jù)所述電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角計(jì)算出基準(zhǔn)電流矢量;
[0056]利用極距內(nèi)旋轉(zhuǎn),當(dāng)無刷電機(jī)的供電電源上電時(shí),根據(jù)所述基準(zhǔn)電流矢量,控制無刷電機(jī)快速回復(fù)所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角;當(dāng)無刷電機(jī)的供電電源掉電時(shí),根據(jù)所述基準(zhǔn)電流矢量,利用直流電源儲(chǔ)存的電能,控制無刷電機(jī)快速回復(fù)所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角。采用上述電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角回復(fù)步驟,可以在無刷電機(jī)供電電源上電和掉電時(shí),控制無刷電機(jī)快速回復(fù)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角,滿足應(yīng)用該系統(tǒng)時(shí),無刷電機(jī)復(fù)歸到指定角度的要求。
[0057]本發(fā)明選用無刷電機(jī),并采用先進(jìn)的開環(huán)控制方法,不僅可以獲得很高的位置控制精度,極大地提高電機(jī)及負(fù)載的頻率響應(yīng)值,而且省去了高精度位置傳感器,簡化了系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的可靠性,在旋芯比例液壓閥、旋芯伺服閥、控制閥門的控制以及其他涉及特定旋轉(zhuǎn)角度范圍的控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如將該方法用于旋芯液壓比例閥的控制,旋芯比例閥在零角度位置,切斷壓力腔P腔壓力油,既不向配油腔A腔配油,也不向配油腔B腔配油;閥芯在正角度位置,向A腔配油,配油量與正向角度大小成正比;閥芯在負(fù)角度位置,向B腔配油,配油量與負(fù)向角度大小成正比??刂茻o刷電機(jī)角度,即可控制閥芯旋轉(zhuǎn)角度,從而快速控制液壓油的方向和流量大小。
[0058]如圖2所示,為本發(fā)明一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖,包括電流檢測(cè)電路、轉(zhuǎn)角位置給定電路、數(shù)字信號(hào)控制器、逆變橋驅(qū)動(dòng)電路和逆變橋,
[0059]所述電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)無刷電機(jī)逆變器輸出的兩相定子繞組電流;
[0060]所述轉(zhuǎn)角位置給定電路用于對(duì)外部輸入的轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,生成數(shù)字信號(hào)控制器需要的低電壓信號(hào);
[0061]所述數(shù)字信號(hào)控制器用于接收所述兩相定子繞組電流,并運(yùn)行軟件生成直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值;還用于采集所述低電壓信號(hào),得到轉(zhuǎn)角位置給定值,并計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流參考值;并將所述電機(jī)電流參考值和所述直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值比較,根據(jù)比較結(jié)果生成用于控制無刷電機(jī)逆變橋的PWM控制信號(hào);
[0062]所述逆變橋驅(qū)動(dòng)電路用于為逆變橋提供驅(qū)動(dòng)電源,并根據(jù)所述PWM控制信號(hào)向所述逆變橋的上下橋臂發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào);
[0063]所述逆變橋用于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)電機(jī)電壓進(jìn)行空間矢量PWM控制,使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子達(dá)到所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角位置。
[0064]在優(yōu)選實(shí)施例中,所述電流檢測(cè)電路用于采集逆變器輸出的兩相定子繞組電流ia和ibo
[0065]所述數(shù)字信號(hào)控制器包括第一計(jì)算單元、CLARKE轉(zhuǎn)換單元、第二計(jì)算單元、比較單元、PI運(yùn)算單元和SVPWM調(diào)制單元,所述第一計(jì)算單元用于根據(jù)所述ijPib計(jì)算出i。;所述CLARKE轉(zhuǎn)換單元用于對(duì)所述ia、ib和i。作CLARKE轉(zhuǎn)換,將ia、ib和i。等效為直角坐標(biāo)系的ia和b;所述第二計(jì)算單元用于根據(jù)轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流參考值iarrf和ifirrf ;所述比較單元用于將所述icirrf與所述ia比較,將ifirrf與所述if!比較,并生成電流偏差值;所述PI運(yùn)算單元用于對(duì)所述電流偏差值進(jìn)行PI運(yùn)算,得到指令電壓Va和Ve;所述SVPWM調(diào)制單元用于對(duì)所述指令電壓Va和VM故電壓空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算,生成用于控制逆變橋的PWM控制信號(hào)。
[0066]在其他優(yōu)選實(shí)施例中,所述無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)還包括直流電源變換電路、直流電源檢測(cè)電路和/或電流保護(hù)電路,
[0067]所述直流電源變換電路用于將外部輸入的直流電源電壓轉(zhuǎn)換成逆變器內(nèi)電路需要的各種等級(jí)電壓,并提供給數(shù)字信號(hào)控制器、電流檢測(cè)電路和/或電流保護(hù)電路;
[0068]所述直流電源檢測(cè)電路用于將外部電源電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)控制器可以檢測(cè)到電壓信號(hào),當(dāng)數(shù)字信號(hào)控制器檢測(cè)到所述電壓信號(hào)過壓時(shí),產(chǎn)生用于關(guān)閉所述逆變橋的控制信號(hào);
[0069]所述電流保護(hù)電路用于檢測(cè)所述無刷電機(jī)的逆變電流,當(dāng)所述逆變電流過流時(shí),向數(shù)字信號(hào)控制器發(fā)出用于關(guān)閉逆變橋的中斷信號(hào)。
[0070]采用直流電源變換電路,可以快速平穩(wěn)的為無刷電機(jī)逆變器的各種內(nèi)部電路提供所需的不同等級(jí)電壓。采用所述直流電源檢測(cè)電路,可以將外部電源電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)控制器可以檢測(cè)的電壓信號(hào),以便數(shù)字信號(hào)控制器進(jìn)行過壓保護(hù)、掉電保護(hù)。采用電流保護(hù)電路,可以對(duì)逆變電流進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)檢測(cè)到電機(jī)的逆變電流過流時(shí),實(shí)時(shí)關(guān)閉逆變橋,從而保護(hù)電機(jī)。
[0071]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例,可以理解的是,上述實(shí)施例是示例性的,不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟I,檢測(cè)無刷電機(jī)逆變器輸出的兩相定子繞組電流,并對(duì)所述兩相定子繞組電流進(jìn)行信號(hào)變換,生成直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值; 步驟2,對(duì)外部輸入的轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,生成數(shù)字信號(hào)控制器需要的低電壓信號(hào),采集所述低電壓信號(hào)得到轉(zhuǎn)角位置給定值; 步驟3,根據(jù)所述轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流參考值; 步驟4,將步驟I中所述對(duì)應(yīng)電流值與步驟3中的所述電機(jī)電流參考值比較,根據(jù)比較結(jié)果生成用于控制逆變橋的PWM控制信號(hào); 步驟5,根據(jù)所述PffM控制信號(hào)向逆變橋上下橋臂發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào); 步驟6,根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào),逆變橋?qū)﹄姍C(jī)定子繞組進(jìn)行PffM控制,使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子達(dá)到所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)角控制方法,其特征在于,所述無刷電機(jī)逆變器為三相逆變器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)角控制方法,其特征在于,所述步驟I具體為:檢測(cè)所述三相逆變器輸出的定子繞組電流ia和ib,并根據(jù)所述ia和ib計(jì)算出ic,對(duì)所述定子繞組電流ia、ib和i。作CLARKE轉(zhuǎn)換,將所述i a、i b和i。等效為直角坐標(biāo)系的i α和ie。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)角控制方法,其特征在于,所述步驟3具體為:根據(jù)得到的轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流參考值和所述步驟4具體為:將所述與所述ia比較,將ifoef與所述ie比較,生成電流偏差值;對(duì)所述電流偏差值進(jìn)行PI運(yùn)算,得到指令電壓V。和Ve,并對(duì)所述指令電壓V。和VM故電壓空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算,生成用于控制逆變橋的PWM控制信號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一所述的轉(zhuǎn)角控制方法,其特征在于,還包括電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角回復(fù)步驟,所述電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角回復(fù)步驟具體為: 設(shè)定電機(jī)的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角; 根據(jù)所述電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角計(jì)算出基準(zhǔn)電流矢量; 利用極距內(nèi)旋轉(zhuǎn),當(dāng)無刷電機(jī)的供電電源上電時(shí),根據(jù)所述基準(zhǔn)電流矢量,控制無刷電機(jī)快速回復(fù)所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角;當(dāng)無刷電機(jī)的供電電源掉電時(shí),根據(jù)所述基準(zhǔn)電流矢量,利用直流電源儲(chǔ)存的電能,控制無刷電機(jī)快速回復(fù)所述基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)角控制方法,其特征在于,所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角限定在無刷電機(jī)的相鄰兩個(gè)極距范圍內(nèi)。7.—種無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng),其特征在于,包括電流檢測(cè)電路、轉(zhuǎn)角位置給定電路、數(shù)字信號(hào)控制器、逆變橋驅(qū)動(dòng)電路和逆變橋, 所述電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)無刷電機(jī)逆變器輸出的兩相定子繞組電流,并將所述兩相定子繞組電流發(fā)送給數(shù)字信號(hào)控制器; 所述轉(zhuǎn)角位置給定電路用于對(duì)外部輸入的轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換,生成數(shù)字信號(hào)控制器需要的低電壓信號(hào); 所述數(shù)字信號(hào)控制器用于接收所述兩相定子繞組電流,并運(yùn)行軟件生成直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值;還用于采集所述低電壓信號(hào),得到轉(zhuǎn)角位置給定值,并計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電機(jī)電流參考值;將所述電機(jī)電流參考值和所述直角坐標(biāo)系下的對(duì)應(yīng)電流值比較,根據(jù)比較結(jié)果生成用于控制無刷電機(jī)逆變橋的PWM控制信號(hào); 所述逆變橋驅(qū)動(dòng)電路用于為逆變橋提供驅(qū)動(dòng)電源,并根據(jù)所述PWM控制信號(hào)向所述逆變橋的上下橋臂發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào); 所述逆變橋用于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)電機(jī)電壓進(jìn)行空間矢量PWM控制,使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子達(dá)到所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角位置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng),其特征在于,所述電流檢測(cè)電路用于采集逆變器輸出的兩相定子繞組電流ijPib。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng),其特征在于,所述數(shù)字信號(hào)控制器包括第一計(jì)算單元、CLARKE轉(zhuǎn)換單元、第二計(jì)算單元、比較單元、PI運(yùn)算單元和SVPffM調(diào)制單元, 所述第一計(jì)算單元用于根據(jù)所述ia和ib計(jì)算出i。; 所述CLARKE轉(zhuǎn)換單元用于對(duì)所述定子繞組電流ia、ib和ic作CLARKE轉(zhuǎn)換,將ia、ib和ic等效為直角坐標(biāo)系的ici和ie; 所述第二計(jì)算單元用于根據(jù)轉(zhuǎn)角位置給定值,計(jì)算出所述轉(zhuǎn)角位置給定信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流參考值i_f和ifirrf; 所述比較單元用于將所述Wef與所述L比較,將iforf與所述b比較,并生成電流偏差值; 所述PI運(yùn)算單元用于對(duì)所述電流偏差值進(jìn)行PI運(yùn)算,得到指令電壓Va和Ve; 所述SVPffM調(diào)制單元用于對(duì)所述指令電壓Va和Ve做電壓空間矢量脈寬調(diào)制運(yùn)算,生成用于控制逆變橋的PWM控制信號(hào)。10.根據(jù)權(quán)利要求7?9任一所述的轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng),其特征在于,還包括直流電源變換電路、直流電源檢測(cè)電路和/或電流保護(hù)電路, 所述直流電源變換電路用于將外部輸入的直流電源電壓轉(zhuǎn)換成逆變器內(nèi)電路需要的各種等級(jí)電壓,并提供給數(shù)字信號(hào)控制器、電流檢測(cè)電路和/或電流保護(hù)電路; 所述直流電源檢測(cè)電路用于將外部電源電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)控制器可以檢測(cè)的電壓信號(hào),當(dāng)數(shù)字信號(hào)控制器檢測(cè)到所述電壓信號(hào)過壓時(shí),產(chǎn)生用于關(guān)閉逆變橋的控制信號(hào); 所述電流保護(hù)電路用于檢測(cè)所述無刷電機(jī)的逆變電流,當(dāng)所述逆變電流過流時(shí),向數(shù)字信號(hào)控制器發(fā)出用于關(guān)閉逆變橋的中斷信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02P21/24GK105846743SQ201610176805
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】王黨生
【申請(qǐng)人】武漢市航天漢諾優(yōu)科技有限公司