[发明专利]一种基于电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法

权利要求书

1.一种基于电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法，其特征在于：首先将市交流电源经过整流器整流后，通过电容滤波得到稳定的直流电源，再由功率变换器将所述直流电源转换为多相交流电供给无刷直流电动机，其控制方法为：

通过电流传感器检测由功率变换器供给无刷直流电机的两相电流值，并通过计算得到另一相的电流值，利用位置传感器检测无刷直流电机的转子位置，由速度计算单元计算得到当前无刷直流电机的转速，将电机的实际转速与速度指令相比较后的偏差经过速度调节器，从而得到无刷直流电机当前所需的给定瞬时转矩；

通过所述的位置传感器检测出的无刷直流电机的转子位置，可以在转矩系数倒数数据库中找到一个相对应的值，即得到在不同位置处由转矩到电流的换算系数，再根据电磁转矩与电流之间的关系，就可以获得与所需给定的参考瞬时转矩相对应的优化参考电流；

将无刷直流电机经相选择得到的电流与所述优化参考电流的偏差经过电流调节器后，得到所需的占空比D₁，加上与转速成正比的反电势对应的占空比D₂，得到最终驱动占空比D，再把转速指令正负、优化参考电流正负以及转子位置信息一起输入到开关状态查询表中，根据对应关系选择出相应的开关模式作用在功率变换器上，从而驱动无刷直流电机运行；

所述的开关状态查询表，是考虑到电机正反转运行时，所采用的开关模式不同而进行相对应的选择，可以实现无刷直流电机的四象限运行；

开关状态查询表

表中，n表示转速指令，I^*表示优化参考电流，D表示最终驱动占空比，每个开关模式中的三个数字依次表示A、B、C三相的上下桥臂，“0”表示上下桥臂全关断，“1”表示上桥臂完全导通，“1*”表示上桥臂做PWM调制，“-1”表示下桥臂完全导通，“-1*”表示下桥臂做PWM调制；

所述的开关状态查询表在换相过程中通过切换不同逆变电路导通状态，可以改善换相过程中开通相电流和关断相电流的变化速率，而且考虑了电机正反转电动与制动运行时的工作情况，能够实现无刷直流电机的四象限运行。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法，其特征在于：所述相电流选择为在每个扇区中，当某相电流在上一个扇区就存在，则将其选为与所需优化参考电流相比较的实际电流信号。在各扇区下用于估算电磁转矩的相电流统一选取所在扇区的工作相电流。

3.根据权利要求1所述的一种基于电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法，其特征在于：所述采用位置传感器获得无刷直流电机的转子速度信号是指采用把光电编码器发出的脉冲边沿个数，输入到DSP中经过计算处理后，获得转子位置信息，并且根据单位时间内所计编码器发出的脉冲边沿个数，计算得到电机当前的转速信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法，其特征在于：所述的驱动占空比D由两部分相加组成，一部分是电流控制输出的占空比D₁，一部分是与转速成正比的反电势对应的占空比D₂。

5.根据权利要求1所述的一种基于电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法，其特征在于：所述无刷直流电机的转矩计算可以表示为式中e_ac与e_bc分别为绕组端口a，c之间和b，c之间的线反电势；电机三相绕组的线反电势相互对称且与转子机械角速度成正比，因而线反电势可以表示成式中g(θ)为以a、c之间线电压为基准的线反电势常数，因此电磁转矩可以进一步简化为T_e＝g(θ)·I。

6.根据权利要求3所述的一种基于电流控制的无刷直流电机瞬时转矩控制方法，其特征在于：所述无刷直流电机的转矩计算可以表示为式中e_ac与e_bc分别为绕组端口a，c之间和b，c之间的线反电势；电机三相绕组的线反电势相互对称且与转子机械角速度成正比，因而线反电势可以表示成式中g(θ)为以a、c之间线电压为基准的线反电势常数，因此电磁转矩可以进一步简化为T_e＝g(θ)·I。