[发明专利]一种直流无刷电动机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流无刷电动机控制方法。

背景技术

目前直流无刷电动机的主要调制方式一般有五种，分别为PWM-ON型、ON-PWM型、H_PWM-L_ON型、H_ON-L_PWM型、H_PWM-L_PWM型，其控制方法如下：

⑴PWM-ON型：在120°导通区间，各开关管前60°采用PWM调制，后60°则恒通；

⑵ON-PWM型：在120°导通区间，各开关管前60°恒通，后60°采用PWM调制；

⑶H_PWM-L_ON型：在120°导通区间，上桥臂开关管采用PWM调制，下桥臂恒通；

⑷H_ON-L_PWM型：在各自的120°导通区间，上桥臂开关管恒通，下桥臂采用PWM调制；

⑸H_PWM-L_PWM型：在120°导通区间，上下桥臂均采用PWM调制。

可以看出，前四种调制方式，由于始终是2个不同相的开关管动作，在减速或停机过程中，只能由相应的下桥臂二极管续流，形成内部续流，而没有相应的Boost升压电路作能量反馈通道，使能量利用率不高，电机的制动性能不佳。第五种方式，由于是双极性调制，其反馈通道是由相应二极管来续流完成的。电动机负载始终与电源有能量交换，但是开关损耗大约是其他方式的2倍，影响了它的应用范围。

综上所述，传统的控制策略存在以下缺点：

1、传统的直流无刷电动机控制策略在换相时转矩脉动较大，限制了直流无刷电动机的广泛应用。

2、传统的PI控制所需传感器较多，参数调整较复杂。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种直流无刷电动机控制方法，该方法具有抑制转矩脉动、实现能量快速传递的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种直流无刷电动机控制系统，包括三相全桥逆变电路，三相全桥逆变电路包括并联的三条支路，每条支路包括两个串联的功率晶体管，每条支路中性点分别串联有电阻、电感和一相定子绕组，三相定子绕组为星型连接，每条支路的两端连接直流电源，功率晶体管两端并联有一个二极管。

所述三相定子绕组分别为A、B、C三相；对应的支路上桥臂功率晶体管分别为T1、T3、T5，下桥臂功率晶体管分别为T2、T4、T6。

一种基于上述控制系统的控制方法为：三相逆变器，在120°导通区间，其中一相桥臂上下开关管控制互补开通，而另外两相下桥臂交替恒通60°。

所述控制方法的具体方式为：

在0°～60°区间内，T1与T4互补开通，T6常开；在60°～120°区间内，T1与T4互补开通，T2常开；在120°～180°区间内，T3与T6互补开通，T2常开；在180°～240°区间内，T3与T6互补开通，T4常开；在240°～300°区间内，T2与T5互补开通，T4常开；在300°～360°区间内，T2与T5互补开通，T6常开。

本发明的有益效果为：

1.有效抑制直流无刷电动机换相时转矩脉动；

2.有利于能量的反馈，实现电动机的快速停机和反转；

3.可以有效减少换相时转矩脉动。

附图说明

图1为直流无刷电动机控制系统图；

图2为PWM-ON型电动机控制策略图；

图3为ON-PWM型电动机控制策略图；

图4为H_PWM-L_ON型电动机控制策略图；

图5为H_ON-L_PWM型电动机控制策略图；

图6为H_PWM-L_PWM型电动机控制策略图；

图7为直流无刷电动机控制策略图；

图8为电流双向限电路；

图9为DSP输入信号稳压保真电路；

图10为占空比为0.5条件下，电动机低速即轻载时A相电流与线电压U_AB波形图；

图11为电机带载时换相过程中转矩脉动波形图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，直流无刷电动机控制系统的核心是逆变器。整个电路由直流供电，控制系统的核心器件逆变器一般由6个功率晶体管(T1～T6)实现控制，其中上桥臂为T1、T3、T5，下桥臂为T2、T4、T6。逆变器是控制电机线圈有无电流的开关。而逆变器的核心是控制策略，其产生脉冲宽度调制信号控制晶体管开通和关短的频率及正反转的时间。