[发明专利]无刷电机磁场定向控制驱动系统及控制方法

权利要求书

1.一种无刷电机磁场定向控制驱动系统，包括MOSFET电桥模块，其特征在于，还包括主控模块、预驱动器模块和模拟磁角度测量传感器模块；

所述模拟磁角度测量传感器模块连接无刷电机和主控模块，用于实时测量无刷电机转子的角度位置信息，并输出角度位置信息的模拟电压信号；

所述主控模块根据无刷电机转子的角度位置信息的模拟电压信号及三相交流电流信号实时调整三路互补的PWM波形，并将调整后的三路互补的PWM波形输入至预驱动器模块；

所述预驱动器模块接收来自主控模块的三路互补的PWM波形，并产生相应的波形驱动MOSFET电桥模块；

所述MOSFET电桥模块连接三相无刷电机，用于驱动三相无刷电机运行。

2.根据权利要求1所述的无刷电机磁场定向控制驱动系统，其特征在于，所述模拟磁角度测量传感器模块包括：

信号测量单元，用于测量无刷电机转子的角度位置信息的正弦和余弦模拟电压信号，并计算正切值，得到角度位置信息的数据；

信号滤波单元，用于对所述角度位置信息的数据进行卡尔曼滤波处理，以得到准确的实时角度位置信息的数据。

3.根据权利要求1所述的无刷电机磁场定向控制驱动系统，其特征在于，所述主控模块内嵌入有执行时间优化单元，所述执行时间优化单元包括：

公式运算子单元，用于采用查表法，以缩短程序运行时间；

开方运算子单元，用于采用牛顿迭代法计算浮点数的开方运算，以缩短浮点开方的运算时间。

4.根据权利要求1所述的无刷电机磁场定向控制驱动系统，其特征在于，所述主控模块包括：

数据采集单元，用于采样无刷电机转子的角度位置信息的正弦和余弦模拟电压信号以及三相交流电流信号；

矢量控制单元，用于根据无刷电机转子的角度位置信息的正弦和余弦模拟电压信号及三相交流电流信号，输出带有电机转子目标角度位置信息的三相交流电压信号；

空间矢量调制单元，用于根据带有电机转子目标角度位置信息的三相交流电压信号，实时调整输出PWM信号的占空比参数，并输出相应的三路互补PWM波形。

5.根据权利要求4所述的无刷电机磁场定向控制驱动系统，其特征在于，所述正弦和余弦模拟电压信号以及三相交流电流信号为所需采样信号，所述数据采集单元还设置有：

采样信号滤波子单元，用于滤除采样信号的噪声频率，使用一阶滤波处理，以得到准确的采样信号；

采样信号标定子单元，用于标定采样信号和实际信号的比例，以补偿硬件电路及电机理论值与实际值的偏差。

6.一种无刷电机磁场定向控制方法，包括：

获取无刷电机的转子角度位置信息的模拟电压信号；

采样所述模拟电压信号及无刷电机的三相交流电流信号，并利用磁场定向控制算法，实时调整三路互补的PWM波形；

根据三路互补的PWM波形产生相应的驱动波形；

根据相应的驱动波形驱动三相无刷电机运行。

7.根据权利要求6所述的无刷电机磁场定向控制方法，其特征在于，所述获取无刷电机的转子角度位置信息的模拟电压信号的步骤包括：

信号测量，用于测量无刷电机转子的角度位置信息的正弦和余弦模拟电压信号，并计算正切值，得到角度位置信息的数据；

信号滤波，用于对所述角度位置信息数据进行卡尔曼滤波处理，以得到准确的实时角度位置信息的数据。

8.根据权利要求6所述的无刷电机磁场定向控制驱动系统，其特征在于，所述采样所述角度位置信息模拟电压信号及无刷电机的三相交流电流信号，并利用磁场定向控制算法，实时调整三路互补的PWM波形的步骤包括：

公式运算，用于采用查表法，以缩短程序运行时间；

开方运算，用于采用牛顿迭代法计算浮点数的开方运算，以缩短浮点开方的运算时间。