[发明专利]一种直流无刷电机的有源制动控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种直流无刷电机的有源制动控制方法和系统。

背景技术

随着直流无刷电机在电动执行器中的广泛应用。直流无刷电机因具有灵活的制动特性，逐渐取代了传统电动执行器的机械自锁功能。

而直流无刷电机的制动可分为有源制动和无源制动两种。无源制动则是通过让三相驱动桥的上桥壁(下桥壁)全部打开，同时下桥壁(上桥壁)全部关断，使直流无刷电机的A、B、C三相绕组短接，从而使直流无刷电机自身产生一个能耗制动。传统的有源制动通常是让直流无刷电机固定的两相或三相绕组通一固定的电流，从而产生一个制动力矩。

这两种制动方式存在以下的缺点：

1.无源制动因直流无刷电机绕组中没有通电，三相绕组短接后产生的制动力有限，当负载的拉力过大后，直流无刷电机就会被负载拉动，造成制动失败；

2.传统的有源制动为保证足够的制动力，驱动器通过的制动电流过大，造成制动功耗过大；

3.传统的有源制动因采用固定一对驱动桥导通，易造成长期通电的桥壁老化损坏，从而造成驱动器故障；

4.传统的有源制动因采用固定的两相直流无刷电机绕组通电，且通电电流较大，易造成直流无刷电机发热损坏，从而造成直流无刷电机故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述无源制动时制动力有限、或传统有源制动时的制动电流过大而导致的驱动器和直流无刷电机故障率增加的缺陷，提供一种能克服上述缺陷的直流无刷电机的有源制动控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种直流无刷电机的有源制动控制方法，所述直流无刷电机由三相六桥的驱动器在控制器的控制下进行驱动，在接收到制动命令后，控制器通过判断直流无刷电机的驱动方向是否与负载拉力方向相反，及直流无刷电机的驱动力是否与负载拉力平衡，实时改变直流无刷电机的驱动方向及调整输出至驱动器的PWM占空比的大小，直至直流无刷电机实现制动。

在本发明所述的直流无刷电机的有源制动控制方法中，在接收到制动命令后，进行以下步骤：

S1.将输出给驱动器的PWM占空比清零；

S2.判断直流无刷电机的转子是否停止，若是，则进行步骤S9；若否，则进行步骤S3；

S3.读取直流无刷电机的当前霍尔状态值；

S4.根据所述当前霍尔状态值判断直流无刷电机的转子的实际运行方向与制动方向是否一致，若是，则进行步骤S6；若否，则进行步骤S5；

S5.将当前PWM占空比增加第一预设值，然后进行步骤S2；

S6.判断当前PWM占空比是否为零，若是，则进行步骤S8；若否，则进行步骤S7；

S7.将当前PWM占空比减少第二预设值，然后进行步骤S2；

S8.将当前制动方向取反，然后进行步骤S2；

S9.直流无刷电机制动。

在本发明所述的直流无刷电机的有源制动控制方法中，在所述步骤S4中，根据所述当前霍尔状态值、前一霍尔状态值及预设的直流无刷电机的驱动换相表判断直流无刷电机的转子的实际运行方向与制动方向是否一致。

本发明还构造一种直流无刷电机的有源制动控制系统，包括控制器和三相六桥的驱动器，在接收到制动命令后，控制器通过判断直流无刷电机的驱动方向是否与负载拉力方向相反，及直流无刷电机的驱动力是否与负载拉力平衡，实时改变直流无刷电机的驱动方向及调整输出至驱动器的PWM占空比的大小，直至直流无刷电机实现制动。

在本发明所述的直流无刷电机的有源制动控制系统中，所述控制器包括：

占空比清零单元，用于将输出给驱动器的PWM占空比清零；

转子停止判断单元，用于判断直流无刷电机的转子是否停止；

霍尔状态读取单元，用于在直流无刷电机的转子无停止时，读取直流无刷电机的当前霍尔状态值；

方向判断单元，用于根据所述当前霍尔状态值判断直流无刷电机的转子的实际运行方向与制动方向是否一致；

占空比增加单元，用于在直流无刷电机的转子的实际运行方向与制动方向不一致时，将当前PWM占空比增加第一预设值；

占空比判断单元，用于在直流无刷电机的转子的实际运行方向与制动方向一致时，判断当前PWM占空比是否为零；

占空比减少单元，用于在当前PWM占空比不为零时，将当前PWM占空比减少第二预设值；

制动方向取反单元，用于在当前PWM占空比为零时，将当前制动方向取反。