[发明专利]一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制系统，包括电机本体、逆变电路、主控制器和转子位置检测电路，其特征在于，所述逆变电路包括依次连接的辅助升压变换器、开关选择电路和三相逆变器，所述主控制器包括变换器控制模块和滑模控制模块；

当电机本体运行在高速换相工况下，辅助升压变换器通过开关选择电路连接三相逆变器，变换器控制模块调节辅助升压变换器的导通比α，调节辅助升压变换器输出电压的大小；

当电机本体运行在低速换相工况下或非换相区间工况下，辅助升压变换器通过开关选择电路与三相逆变器断开，滑模控制模块生成电流参考值，经PI调节生成调制信号，用以驱动三相逆变器中的开关管。

2.根据权利要求1所述一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制系统，其特征在于，所述辅助升压变换器包括功率开关管Q₁、功率开关管Q₂，二极管D₁、二极管D₂、二极管D₃、二极管D₄、二极管D₅、电感L、电容C₁、电容C₂、电容C₃和电容C₄；

功率开关管Q₂的源极连接直流电源的负极，功率开关管Q₂的漏极经电感L连接直流电源的正极，二极管D₁阳极连接直流电源的正极，其阴极连接电感L，电容C₁的负极端连接直流电源的正极端，其正极端连接功率开关管Q₁的漏极，功率开关管Q₁的源极连接二极管D₁的阴极，二极管D₂的阴极连接功率开关管Q₁的漏极，其阴极连接功率开关管Q₂的漏极；二极管D₃、二极管D₄、二极管D₅、电容C₃和电容C₄串联后并接功率开关管Q₂的漏极和源极，所述电容C₂两端分别连接二极管D₃的阳极和二极管D₄的阴极，所述二极管D₃的阴极连接电容C₃和电容C₄的中点处。

3.根据权利要求2所述一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制系统，其特征在于，所述导通比α为：

其中，k_e为相反电动势常数，Ω为转子机械角速度，U_in为直流电源输入电压。

4.根据权利要求1所述一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制系统，其特征在于，所述开关选择电路包括并联的开关管K₁和开关管K₂，所述开关管K₁与二极管D₆串联。

5.根据权利要求1所述一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制系统，其特征在于，所述滑模控制模块的输出的电流参考值i_ref为：

其中，为趋近律，为：

s为滑模函数；tanh(·)为双曲正切函数；ε＞0、k＞0。

6.一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项权利要求所述的一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制系统实现，包括如下步骤：

S1、判断电机本体是否运行在高速换相工况下，若是，执行步骤S2，若否，执行步骤S3；

S2、辅助升压变换器通过开关选择电路连接三相逆变器，变换器控制模块调节辅助升压变换器的导通比α，调节辅助升压变换器输出电压的大小；

S3、辅助升压变换器通过开关选择电路与三相逆变器断开，滑模控制模块生成电流参考值，经PI调节生成调制信号，用以驱动三相逆变器中的开关管。

7.根据权利要求6所述一种基于辅助升压的无刷直流电机滑模控制方法，其特征在于，判断电机本体是否运行在高速换相工况下的方法包括：

设定转速阈值，当电机本体的转速大于所述转速阈值时，判断是否处在换相区间，若是，则电机本体运行在高速换相工况下。