[发明专利]一种基于虚拟霍尔技术的电动车电机控制器的控制方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟霍尔技术的电动车电机控制器的控制方法，涉及电机控制技术领域，该方法包括：在每个PWM周期开始，获取电动车电机三相绕组的电平状态，并对应获取电机中性点与三相绕组构成的虚拟中性点之间的压差；压差通过模数转换器接入电角度算法模块，通过矢量变换转换为实时电角度；将实时电角度送入FOC模块后，经过PWM信号驱动模块产生六路PWM信号，并通过三相桥式功率电路驱动电机运转；该方法利用压差反映了电机相电感的变化，而电机相电感在不同转子位置具有不同的变化，由此推算出电机的实时电角度，不仅降低了电机的故障率，还提高了定位精度。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是一种基于虚拟霍尔技术的电动车电机控制器的控制方法。

背景技术

传统的电动车控制器必须依靠霍尔位置传感器才能准确知道电机的电磁角度，电机的霍尔位置传感器安装在电机内部定子上，在大负载长时间工作时，电机内部温度非常高，有可能达到150℃，对霍尔位置传感器来说工作环境相当严酷，所以电机故障率居高不下，主要原因就是霍尔位置传感器失效所致。而且传统的霍尔位置传感器在一个360°电周期内只有六个状态，也就是说电角度只能分成六个等分，最大分辨率只有60°，因此传统的霍尔位置传感器的精度有限。

目前，现有的无传感器控制方式只适用于轻载启动场合(小于额定负载)，并且电机启动前需要预定位，或者注入高频脉冲，不然无法知道电机具体位置，只能盲启动，这时候启动负载稍微大点就容易启动失败。电动两轮车电机在爬坡时负载是额定负载的5倍-10几倍，这种工况下传统的无传感器控制方式根本无法胜任。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于虚拟霍尔技术的电动车电机控制器的控制方法，在电机三相绕组电平变化时的获取中性点和虚拟中性点的压差，输入电机控制器中即可分析出电机在任意状态的电角度，降低了电机的故障率，又能达到优于霍尔位置传感器的定位精度。

本发明的技术方案如下：

一种基于虚拟霍尔技术的电动车电机控制器的控制方法，电动车电机采用星型绕组结构，控制方法包括如下步骤：

在每个PWM周期开始，获取电动车电机三相绕组的电平状态，并对应获取电机中性点与三相绕组构成的虚拟中性点之间的压差，压差包含电机相位电感的数据；

压差通过模数转换器接入电角度算法模块，通过矢量变换转换为实时电角度；

将实时电角度送入FOC模块进行FOC控制运算后，经过PWM信号驱动模块产生六路PWM信号，六路PWM信号通过三相桥式功率电路驱动电机运转，模数转换器、电角度算法模块、FOC模块和PWM信号驱动模块均设置在电机控制器中。

其进一步的技术方案为，获取电机中性点与三相绕组构成的虚拟中性点之间的压差，包括：

将电机的UVW三根相线与中性点信号线引出组成虚拟霍尔信号检测网络，输出中性点电压和UVW三相绕组的端电压，虚拟霍尔信号检测网络连接信号调理电路，信号调理电路用于对中性点电压和UVW三相绕组的端电压进行信号放大与滤波处理后生成压差的模拟信号；

信号调理电路包括运放和多个电阻，中性点信号线依次通过第一电阻、第二电阻连接运放的同相输入端，UVW三根相线分别通过电阻后连接成一点形成虚拟中性点，虚拟中性点通过第三电阻连接运放的反相输入端，运放的反相输入端通过第四电阻连接运放的输出端，运放的输出端通过第五电阻后接入模数转换器，模数转换器用于将采样到的模拟信号转换为数字量。

其进一步的技术方案为，在电平变化前，建立三相绕组的端电压与三相绕组电感的表达式，并根据表达式获取传递函数；

在电平变化后，以PWM信号作为激励，在两种激励状态下，根据传递函数建立端电压与中性点对地电压的关系式；