[发明专利]基于Bang-bang控制的无刷直流电机换相转矩波动的抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于无刷直流电机控制技术领域，涉及一种电机的控制方法，尤其涉及一种电机换相转矩波动的抑制方法。

背景技术

无刷直流电机指采用方波驱动的永磁无刷电机。永磁无刷电机采用电子换相，避免了传统电机使用换向器和电刷组成的机械接触装置，维护费简单，寿命长。无刷直流电动机以其效率高，起动转矩大，过载能力强，高速操作性能好，结构简单牢固，体积小，质量轻等优点，成为新型电机的一个重要发展方向，在电子驱动、工业生产、办公自动化等领域都得到了广泛应用。因此，无刷直流电机作为新型节能电机具有十分广阔的市场前景。

无刷直流电机现阶段还存在的关键技术难题之一是转矩波动问题。转矩波动的存在不但会产生噪声和振动问题，而且影响整个系统的性能，从而降低电机的使用寿命和驱动系统的可靠性，制约其在高精度、高稳定性场合的应用。无刷直流电机转矩波动分为齿槽转矩波动与换相转矩波动，齿槽转矩波动是由于电机本身结构设计引起的，换相转矩波动则可以通过合理的控制策略进行抑制。

当前的换相转矩波动抑制策略大多采用换相时关断相提前导通、关断相延迟关断的方法，最佳换相时刻难以精确确定，并且将电机高、低速运行状态分开考虑，增加控制策略的复杂性，不利于系统快速响应，因此有必要寻求一种能够在电机运行全速范围下均有效且实用的换相转矩波动抑制策略，提高运行可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在电机运行全速范围下均有效的换相转矩波动的抑制方法。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

基于Bang-bang控制的无刷直流电机换相转矩波动的抑制方法包括以下步骤：

（1）判断电机的工作区间，进入步骤（2）；

（2）若处于换相工作区间，计算转矩波动指标，并与上限值和下限值进行比较，进入步骤

（3）；若处于非换相工作区间，则返回步骤（1）；

其中所述转矩波动指标为反应转矩波动大小的参数，所述上限值和所述下限值为设定值；（3）根据所述转矩波动指标与所述上限值和所述下限值的比较结果，控制电机关断相的再导通和关断，之后返回所述步骤（1）。

所述步骤（3）包括：

（31）若所述转矩波动指标大于所述上限值，则导通关断相；之后返回所述步骤（1）；

（32）若所述转矩波动指标小于所述下限值，则关断关断相；之后返回所述步骤（1）。

所述步骤（1）中判断电机工作区间的步骤为：

（11）检测霍尔位置信号，测量三相绕组相电流值；

（12）根据所述霍尔位置信号判断电机所处的60°的工作区间；

（13）比较所述三相绕组相电流测量值的绝对值与所述功率管漏电流的大小，若所述三相绕组相电流测量值的绝对值大于所述功率管漏电流值，则电机处于换相区间；否则，电机处于非换相区间；其中，所述功率管漏电流为固定值。

所述步骤（1）中判断电机的工作区间的方法采用事件触发的方式。

所述步骤（2）中所述转矩波动指标为转矩随动误差，计算公式如下：

RT=Te-TrTr×100%]]>

其中，RT为转矩随动误差，T_e为电机输出转矩，T_r为期望转矩。

所述上限值为-0.1%，所述下限值为-1%。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明克服了当前无刷直流电机转矩波动抑制解决方案中最佳换相时刻难以精确确定，不能在电机全速范围内实施，控制策略复杂等缺点，提出了一种基于Bang-bang控制的无刷直流电机换相转矩波动抑制方法，能够在电机运行全速范围下均有效而实用。该方法简单易行，有效地解决了电机换相转矩脉冲问题，大大提高了电机运行的可靠性。

附图说明

图1本发明实施例中基于Bang-bang控制的无刷直流电机换相转矩波动抑制方法的流程图；