[发明专利]一种电机提升功率输出的双闭环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双闭环控制方法，具体的是涉及一种电机提升功率输出的双闭环控制方法。

背景技术

电机-以永磁直流无刷电机为例，它的控制采用常规的转速、电流双闭环控制。基速以下采用恒转矩模式，即控制PWM（Pulse-Width Modulation）占空比调整电机端电压进行调速；基速以上采用恒功率模式，即弱磁控制进行减弱合成磁场进行电机提速，减小反电动势常数控制电动势不超过电机端电压。采用恒转矩模式，电机运行在额定工作点，对于需要短时超过额定带载输出的场合，为了满足需求，电机需要设计在最大输出功率点，设计尺寸大；采用恒功率模式时，由于电源电压波动及环境因素影响，电机有基速难以界定等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术中，永磁直流无刷电机控制在恒转矩模式时，为了满足短时过载输出的需求，导致设计尺寸大；在恒功率模式时，基速难以界定的问题；提供一种既能提升电机输出功率，又能解决电机基速点难以界定和有效减小电机尺寸，同时控制电机转速和电流的双闭环控制方法。

为了达到上述的目的，采取的技术方案是：提供一种电机提升功率输出的双闭环控制方法，包括：

步骤1,采用霍尔传感器获取电机转子位置，计算出电机的实际转速，将该实际转速和电机的设定转速输入到一转速PI调节器中，转速PI调节器根据设定转速和实际转速，计算出设定电流并输入到一电流PI调节器中；

步骤2，采用电流采样电路获得电机每相绕组的实际电流，将该实际电流输入到上述的电流PI调节器中，电流PI调节器根据设定电流和实际电流，计算出PWM占空比和提前导通角，再通过提前导通角计算出提前关断角；

步骤3，将上述获得的电机转子位置、PWM占空比、提前导通角以及提前关断角输入到电机的含有开关管的驱动电路中，驱动电路根据电机转子位置、PWM占空比、提前导通角开通相应的开关管，并根据提前关断角关断相应的开关管，实现转速和电流的双闭环控制。

本发明的双闭环控制方法具有显著的进步。

如上述本发明双闭环控制方法的步骤中，除了采用的霍尔传感器和电流采样电路外，对于转速PI调节器、电流PI调节器以及实际转速的计算，只需要含有这些功能（软件）的单片机，或者含有这些功能（软件）的芯片就可以达到目的。所以，本发明的双闭环控制方法需要的设备简单。而且，本发明通过电机转子位置、PWM占空比、提前导通角以及提前关断角控制电机的驱动电路的开通与关断。所以，具有控制精度高、超调小、响应速度快、带载能力强、输出功率大、效率较高的特点。不存在上述现有技术中采用恒转矩模式的方法时，为了满足短时过载输出的需求，导致设计尺寸大的问题。

如上述本发明双闭环控制方法的步骤，因为电机的实际转速是根据霍尔传感器测得的电机转子位置计算而获得的（步骤1）。所以，本发明双闭环控制方法不存在电机基速难以确定的问题。

附图说明

图1是本发明双闭环控制方法一实施例的示意图；

图2是本发明双闭环控制方法一实施例的流程图。

具体实施方式

如图1所示，在本实施例中，双闭环控制方法包括：

步骤1：首先通过霍尔传感器06获取电机05（在本实施例中，电机为永磁直流无刷电机）的电机转子位置θ，由计算模块07计算出电机05的实际转速n，将实际转速n和设定转速n^*输入到转速PI调节器01中，转速PI调节器01根据设定转速n^*和实际转速n，计算出设定电流I^*并输入到电流PI调节器02中；

步骤2：采用电流采样电路03获得电机05每相绕组的实际电流I，将实际电流I输入到电流PI调节器02中，电流PI调节器02根据设定电流I^*和实际电流I，计算出PWM占空比、提前导通角θ_open和提前关断角θ_close；

步骤3：将上述获得的电机05的电机转子位置θ，由电流PI调节器02计算所得的PWM占空比、提前导通角θ_open以及提前关断角θ_close输入到电机05的含有开关管的驱动电路04中，驱动电路04根据电机转子位置θ、PWM占空比、提前导通角θ_open开通相应的开关管，并根据提前关断角θ_close关断相应的开关管，实现对电机转速和电流的双闭环控制。具体方法步骤的流程如图2所示。

如图2所示，本发明双闭环控制方法的具体方法步骤的流程为：