[发明专利]一种无刷直流电机调速控制器的调速控制方法

权利要求书

1.一种无刷直流电机调速控制器的调速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：定义给定转速与实际转速的误差为广义变量；

步骤2：依据协同理论推导广义变量满足约束条件下的协同控制律；

步骤3：依据所述的协同控制律计算出电流参考值；

步骤4：将所述的电流参考值与实际电流值的误差输入PI调节模块，PI调节模块输出直流母线电压；

步骤5：将霍尔元器件产生的霍尔效应信号作为解码器的输入，输出三相绕组的电角度信号；然后将所述电角度信号作门信号模块输入，输出三相绕组的门信号；

步骤6：将所述直流母线电压和门信号模块产生的门信号导入逆变器中；

步骤7：三相逆变器控制输出三相有效电压给无刷直流电机的三相绕组以实现调速控制的目的。

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速控制器的调速控制方法，其特征在于：步骤1中所述的给定转速定义为ω_r，实际转速定义为ω并由转子位置传感器检测到。

3.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速控制器的调速控制方法，其特征在于：步骤2中所述通过协同理论构建广义变量满足约束条件下的协同控制模型，具体为：

定义步骤1中的广义变量为即

定义满足广义变量的动态方程为：

式中：T＞0为协同运动收敛常数；

对所述的动态方程求解得：

由对所述的动态方程进行求解的情况来看，当t为无穷大时，趋于0，验证了协同控制系统是趋于稳定的。

4.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速控制器的调速控制方法，其特征在于：步骤3中所述依据所述的协同控制律计算出电流参考值，具体为：

无刷直流电机是在120°导通的工作方式下运行，不计感性绕组的影响，则导通的两相电流大小相等、方向相反；

无刷直流电机的电磁转矩式可表示为：

式中：T_e为电磁转矩(N·m)；ω为转子机械角速度(rad/s)；e为绕组各相反电动势(V)；i为绕组各相电流(A)；

由于无刷直流电机的反电动势与转速成正比例关系，将所述无刷直流电机的电磁转矩式改写为：

T_e＝K_T·i

式中：T_e为电磁转矩(N·m)；i为绕组各相电流(A)；K_T为电机转矩系数(V·m·s)；

依据无刷直流电机的工作特性，其机械运动方程可表示为：

式中：J为转子转动惯量(kg·m²)；为机械角加速度(rad/s²)；T_e为电磁转矩(N·m)；r_L为电机外部负载转矩(N·m)；B为粘滞摩擦系数(N·m·s)；ω为转子机械角速度(rad/s)；

将所述无刷直流电机的电磁转矩式代入到所述无刷直流电机的机械运动方程中，然后整理可得出转子机械角加速度与稳态绕组相电流的关系式为：

式中：J为转子转动惯量(kg·m²)；为机械角加速度(rad/s²)；K_T为电机转矩系数(V·m·s)；i为绕组各相电流(A)；T_L为电机外部负载转矩(N·m)；B为粘滞摩擦系数(N·m·s)；ω为转子机械角速度(rad/s)；

联立所述的转子机械角加速度与稳态绕组相电流的关系式与所述的动态方程可得无刷直流电机调速控制器输出的电流参考值为：

式中：为广义变量；J为转子转动惯量(kg·m²)；K_T为电机转矩系数(V·m·s)；i_SC为绕组各相电流(A)；T_L为电机外部负载转矩(N·m)；B为粘滞摩擦系数(N·m·s)；ω为转子机械角速度(rad/s)；T＞0为协同运动收敛常数。

5.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速控制器的调速控制方法，其特征在于：步骤4中所述，实际电流值i经由霍尔电流传感器检测得到。