[发明专利]一种电机反电动势控制方法、系统及设备

说明书

本说明书实施例提供一种电机反电动势控制方法、系统及设备。方法包括：通过获取电机转动过程中从电机控制系统的预设采样点采集的目标信号，所述目标信号用于判断所述电机是否出现异常反电动势；若确定所述目标信号满足预设异常反电动势出现条件，则基于电流环的输出电压，生成反向电压；将所述反向电压作为反Park变换处理的输入，以降低反电动势。由此，可有效降低电机因冲撞、阻挡、堵转等情况产生的高反电动势及驱动电路的总线电压，从而保护驱动电路及电机。

技术领域

本申请涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机反电动势控制方法、系统及设备。

背景技术

永磁同步直流无刷电机采用磁场定向控制FOC矢量算法已经成为当前流行的控制方法，如图1所示的带位置环、速度环和电流环的“三环驱动控制”统一或标准算法框图。为了实现位置平稳的控制，图中的“位置指令”(电机转动的期望目标位置)经过“位置Ramp”的平滑处理，所得到的位置参考信号与电机转动的实际位置反馈信号的偏差(Perror)、经“位置环PI”计算，得到“速度指令参考信号”。它再与电机转动的实际速度反馈信号的偏差(Verror)、经速度环PI计算，得到q轴的电机转矩参考电流Iqref。同时，电机电流经“Clarke变换”和“Park变换”得到电机实际的转矩电流Iq和励磁电流Id，与上面得到的电机转矩参考电流Iqref的偏差、以及与d轴的标准励磁参考电流“Idref＝0”的偏差，由“q轴电流环PID”和“d轴电流环PID”得到q轴电压和d轴电压(Ud和Uq)，再经过“反Park变换”和“反Clarke变换”，输出空间矢量SVPWM信号(互补的三路PWMa、PWMb、PWMc)到“功率驱动电路”，实现三相电机的矢量控制。

对于图1所示的带位置环的三环驱动控制，通常使用在反复启停的精确位置控制的场合，例如人行通道闸机或人行自动门。这种产品已经非常流行使用在机场、车站、智能楼宇和小区等出入口，在获得合法人员(刷卡或人脸识别)认证后，启动其电机将门翼打开。人员通行完毕，又自动关门门翼。由于这些设备使用在公共场合，通行人员难免携带大型物品；在通行过程中就容易导致对闸门的冲撞。甚至还会出现恶意的大力冲撞或阻挡。这些大力冲撞、阻挡会导致运行中的电机绕组产生反电动势并抬升驱动电源总线电压。随着冲撞力的大小及冲撞的快慢、门翼负载的大小都会影响这个反电动势的大小。例如，在人行通道闸机或自动门行业，常见的电机是24V直流电机，但冲撞却可能导致电机驱动板的总线电压会高达110V以上。而驱动板的器件经常是耐压100V的普通器件，因此大力冲撞或阻挡就容易损坏驱动控制板，使得客户或厂家的维护量很大。

为解决这个问题，厂家被迫使用耐压更高的器件、或增加大电容或大电阻(通常是大功率的水泥电阻)去吸收这个高电压，这样不仅会增加设备成本，而且这些大电容或大电阻尺寸很大，导致PCB尺寸很难做得小巧，从而影响设备外型美观。更有甚者，即使使用这些大电容或大电阻或较高耐压的器件，也还会出现器件损坏的情况。其原因是使用场合的冲撞力量很难估计，单纯靠这种吸收的方法无法彻底解决该问题。

因此，需要提供更加可靠的反电动势控制方案。

发明内容

本说明书实施例提供一种电机反电动势控制方法，用以降低电机异常产生的高反电动势及驱动电路的总线电压，从而保护驱动电路及电机。

本说明书实施例还提供一种电机反电动势控制方法，应用于基于FOC矢量控制和三环控制的电机控制系统，所述方法包括：

获取电机转动过程中从电机控制系统的预设采样点采集的目标信号，所述目标信号用于判断所述电机是否出现异常反电动势；

若确定所述目标信号满足预设异常反电动势出现条件，则基于电流环的输出电压，生成反向电压；

将所述反向电压作为反Park变换处理的输入，以降低反电动势。

本说明书实施例还提供一种电机反电动势控制系统，包括：三环控制模块和信号采样及处理模块，其中：