[发明专利]一种直流无刷电机的直接电压正弦波驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流无刷电机的直接电压正弦波驱动方法，属于电机控制技术领域，涉及直流无刷电机的正弦波控制。更具体地说，涉及一种使直流无刷电机具有启动转矩大、效率高、低速性能优良、动态性能好、低噪音、扭矩可调等优点的驱动的实现方法。

背景技术

无刷电动机由电机本体、位置传感器、驱动控制电路三部分组成。在电机系统中，由于齿槽转矩的存在，导致输出转矩波动，引起振动和噪声，影响系统的控制精度。随着技术要求的进一步发展，尤其是精密伺服系统要求在电机研制和电机驱动研制方面都应有进一步的改善和提升。

在电动机本体结构上可以采用近似方波的气隙磁场或者正弦波气隙磁场。当电动机本体气隙磁场的形状为方波时，可以采用方波形式的驱动电路，理论上来讲，转矩波动为零，但这一结论是在理想情况下得到的。实际上由于定子电流的换向过渡过程以及难以获得理想的120度的电流方波，另一方面采用方波磁场不利于减小齿槽转矩，高速运行时电机附加损耗也有所增加，同时也增大了电机的振动和噪声。目前应用中的电机一般采用梯形波磁场甚至近似正弦波的磁场，在这种情况下，电机的转矩波动一般在14％以上。

为了降低转矩波动提高精度，电机在本体结构上采用“正弦波”原理，即使转子产生的气隙磁场按正弦波分布，同时采用正弦波形式的驱动电路。理论上，采用这种方法也能够使转矩波动为零，但实际电动机系统由于多方面的影响，转矩波动是不可避免的，但相比上述14％的转矩波动大大降低。转矩波动的降低不仅使电机的振动和噪声减小、运行性能得到改善、控制精度得到提高，同时也降低了启动电压。

目前，国外文献中正弦波驱动方式已有研究和实践案例；而国内文献中涉及正弦波驱动电机控制技术理论有多篇，但用于实际工程却寥寥无几。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种直流无刷电机的直接电压正弦波驱动方法，

本发明的思想在于：结合直流无刷电机位置传感器的三相正弦信号对电机当前转子位置，利用控制芯片DSP生成等腰三角波，确定正弦脉宽调制脉冲(SPWM)序列。

技术方案

一种直流无刷电机的直接电压正弦波驱动方法，其特征在于：将三路线性霍尔位置传感器B、C和D以互差120度角度均布在位置磁钢圆周，驱动方法步骤如下：

步骤1：三路线性霍尔位置传感器信号经滤波整形后输入到DSP的AD端口，每一路信号根据公式：得到该线性霍尔位置传感器当时位置的输出电压值，其中：RESULT0为AD采集得到的数字变量，a[0]为线性霍尔位置传感器根据转子绝对位置变化表征出的当前转子角度信息的实时电压值；

步骤2：再根据公式：G_H_i＝((a[0]-数值1)×数值2)将每一路线性霍尔位置传感器当时位置的电压幅值换算到-1～1内，得到3路信号的G_H1，G_H2，G_H3值，i表示第i路信号，为1～3，

其中：

HALLmax和HALLmin是电机未启动前手动旋转电机获得的线性霍尔位置传感器输出幅值的最大和最小值；

步骤3：将步骤2得到的G_H1，G_H2和G_H3与零比较，大于零为1小于零为零，得到与3路信号的G_H1，G_H2，G_H3值相应的3个变量：

b＝(G_H1＞＝0？1:0)

c＝(G_H2＞＝0？1:0)

d＝(G_H3＞＝0？1:0)

步骤4：将变量b、c和d进行组合得到6组与磁钢圆周6个扇区位置一一对应的数字：001、010、011、100、101和110；所述每个扇区为60度角度；

步骤5：再将G_H1，G_H2，G_H3数值换算到0～255范围内，得到j1，j2，j3：

j1＝(int)((G_H1+1)×127.5)

j2＝(int)((G_H2+1)×127.5)

j3＝(int)((G_H3+1)×127.5)；

步骤6：根据得到的j1，j2，j3，在反正弦表Darcsin[255]表中查找相应与j1，j2，j3位置的数值，得到当前传感器所处位置的角度值G_Rad；

步骤7：通过如下计算，得到

B传感器的霍尔信号对应的角度弧度值：G_RadB＝G_Rad；

C传感器的霍尔信号对应的角度弧度值：

D传感器的霍尔信号对应的角度弧度值：