[发明专利]一种无刷直流电机转矩脉动的抑制方法及系统

说明书

本发明涉及一种无刷直流电机转矩脉动的抑制方法及系统，方法包括获取无刷直流电机中的霍尔传感器采集的霍尔信号和无刷直流电机运行过程中的三相相电流，并根据霍尔信号和三相相电流判断无刷直流电机是否处于换相状态，若否，采用两两导通控制方式控制电压型逆变器；若是，采用两两导通与三三导通切换控制方式控制电压型逆变器。本发明在换相阶段通过两两导通与三三导通切换控制方式，只有一个开关管变化，有效抑制了无刷直流电机在换相时产生的转矩脉动；且由于两两导通控制方式与三三导通控制方式的相互配合，不需要对死区进行设置，转矩脉动的抑制效果更佳，检测方法和控制算法较简单、计算难度较低、成本较低，控制效率较高。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机转矩脉动的抑制方法及系统。

背景技术

电机经过多年来的发展，已经应用在现代社会中的各个方面。由于直流电机的调节能力和启动性能出色，因此被越来越多地使用在电力拖动系统中。无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的。我国的永磁材料储量十分富裕，因此为无刷直流电机的发展奠定了良好的物质基础。由于永磁材料加工水平的日趋成熟和控制电路技术的日益进步，无刷直流电机己经遍及现代社会和国民经济的各领域和环节。无刷直流电机具备结构简单、功率密度大以及使用寿命长等优点，因此被大量应用于国防、工业过程控制、机器人、汽车电子、家用电器以及办公自动化等领域中。

但是，无刷直流电机也存在一个显著的缺点，即转矩脉动较大。电机的转矩脉动主要分为：电流换相所引起的转矩脉动和齿槽所引起的转矩脉动。因为无刷直流电机转矩脉动的问题导致了它在对输出转矩性能要求较高的领域中使用受阻。与齿槽转矩脉动相比，电流换相引起的转矩脉动的频率较低且幅值较大，是无刷直流电机转矩脉动的主要成分。因此，对电流换相引起的转矩脉动进行有效地抑制具有十分重要的意义。

目前对电流换相引起的转矩脉动采取的抑制方法有很多种，抑制的核心都是试图通过控制无刷直流电机在换相时电机绕组的电流上升和下降的速率相等来减小电磁转矩脉动，其中，最常见的一种为脉宽调制(PWM)斩波法，该方法的原理是：开关器件在关断前、开通后进行一定频率的斩波，控制换相过程中绕组的端电压.使得各换向电流上升和下降的速率相等，补偿总电流幅值的变化，抑制转矩脉动。但现有的PWM斩波法具有以下缺陷：控制效率低，需要加入死区时间且由于要加入死区时间导致转矩脉动的抑制不明显，需要根据不同的PWM调制方式计算不同的占空比，检测方法和控制算法复杂、计算难度高、成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种无刷直流电机转矩脉动的抑制方法和系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种无刷直流电机转矩脉动的抑制系统，包括电压型逆变器、控制器和采样电路；

所述电压型逆变器用于控制无刷直流电机的三相开通与关闭；

所述采样电路用于采集所述无刷直流电机运行过程中的三相相电流，并将采集的所述三相相电流发送至所述控制器；

所述控制器用于接收所述三相相电流和所述无刷直流电机的霍尔传感器采集的霍尔信号；还用于根据所述三相相电流和所述霍尔信号判断所述无刷直流电机是否处于换相状态，当判断结果为否时，采用两两导通控制方式控制所述电压型逆变器，当判断结果为是时，采用两两导通与三三导通切换控制方式控制所述电压型逆变器。