一种基于合成电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法

摘要

一种基于合成电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法，属于无刷直流电机控制技术领域。本发明定义了合成电流，电机实际转矩T_e与合成电流I成正比关系，控制合成电流既是控制瞬时转矩，减小合成电流的波动既是减小转矩的波动。利用合成电流给定值通过合成电流与各相电流之间的关系式计算出非换相相电流的给定值，减小合成电流的脉动。在换相区，利用实际转速和电流给定值计算得到电感压降对应占空比，再通过对占空比D简单的调节，得到开通相和关断相的占空比，使开通相电流上升率和关断相电流下降率相同，减小换相转矩脉动。本方法不需要对占空比进行复杂的计算，实现起来更加简单。

主权项

一种基于合成电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：(1)将工频交流电源经整流、滤波处理得到直流电源；(2)将直流电源通过功率变换器转化成交流电源，向无刷直流电机供电；(3)通过位置传感器确定无刷直流电机的转子位置θ，通过速度计算单元，计算出无刷直流电机的实际转速ω_rm；(4)电机指令转速与实际转速ω_rm作差得到速度差Δω_rm，将速度差Δω_rm输入到速度PI调节器，得到无刷直流电机的合成电流给定值I*；(5)合成电流与转矩之间的关系为：T_e＝i_Ak_Ag_max+i_Bk_Bg_max+i_Ck_Cg_max＝g_max·(i_Ak_A+i_Bk_B+i_Ck_C)＝g_max·I式中，T_e为电机转矩、g_max为相反电势系数的峰值、k_A、k_B、k_C为当前位置的A、B、C三相相反电势系数同相反电势系数最大值之间比值、i_A、i_B、i_C为A、B、C三相相电流大小、I为合成电流；从上式中可知，电机转矩T_e与合成电流I成正比关系，控制合成电流既是控制电机转矩，减小合成电流的波动既是减小转矩的波动；(6)通过位置传感器确定无刷直流电机的转子位置θ，通过扇区判断得到转子所处扇区信息S，根据转子扇区信息S判断出无刷直流电机非换相相、关断相、开通相；(7)利用转子位置θ查询相电流系数数据库得到合成电流系数k₁、关断相电流系数k₂，所述相电流系数数据库为k₁‑θ、k₂‑θ关系数据库，将合成电流给定值I*、关断相电流i₂、合成电流系数k₁、关断相电流系数k₂输入非换相相电流计算公式，得到非换相相电流给定值i₁^*；非换相相电流计算公式为：i₁＝k₁I‑k₂i₂式中，i₁为非换相相电流、I为合成电流、i₂为关断相电流、k₁为与转子位置θ相关的合成电流系数、k₂为与转子位置θ相关的关断相电流系数，k₁、k₂可直接通过转子位置θ查询相电流系数数据库得到；(8)将非换相相电流给定值i₁^*与非换相相电流实际值i₁作差，经过电流PI调节得到所需占空比D₁，将占空比D₁与转速成正比的占空比D₂相加，得到非换相区开通相的占空比D；利用实际转速ω_rm以及进入换相区瞬间的非换相相电流给定值i₁^*计算得到电感压降所占占空比D_L；根据转子所处扇区信息S，查询开关状态查询表中的开关管状态，控制开关管的开通关断，驱动无刷直流电机运行。