[发明专利]三相双凸极无刷直流电机的控制方法和驱动系统

摘要

本发明公开了三相双凸极无刷直流电机的控制方法和驱动系统，该控制方法将双凸极电机的换相位置和相电流开通位置提前，并将相电流关断位置滞后，得到三个新的电角度控制参数，即提前换相角α、提前开通角β、滞后关断角γ。将一个完整的电周期划分为九个状态区间，每个区间对应着一种桥式逆变器的开关管导通模态，根据双凸极电机转子位置信息确定所在区间，控制相应开关管的导通与关闭，实现对电机的运行控制。本发明相比于传统的双凸极无刷直流电机控制方法，可以显著提高电机驱动系统的输出功率和工作效率。

主权项

三相双凸极无刷直流电机的控制方法，所述三相双凸极无刷直流电机的功率变换器采用三相全桥逆变器，三相双凸极无刷直流电机的A相、B相、C相电枢绕组分别对应连接到所述三相全桥逆变器的三相桥臂的中点，A相、B相、C相电枢绕组之间采用星型连接，其特征在于：在本控制方法中，将换相位置提前标准换相位置一个电角度α，该电角度α称为提前换相角，将相电流开通位置提前标准相电流开通位置一个电角度β，该电角度β称为提前开通角，将相电流关断位置滞后标准相电流关断位置一个电角度γ，该电角度γ称为滞后关断角；定义励磁电流从电源流向励磁绕组为励磁电流的正方向，反之为励磁电流的反方向，定义转子逆时钟方向旋转为正方向，反之为反方向；根据励磁电流的方向、转子旋转的方向、提前换相角α、提前开通角β和滞后关断角γ，得到四组控制逻辑，每组控制逻辑下包含九种开关管的导通模态：第一组控制逻辑：励磁电流的方向为正方向，转子的旋转方向为正方向，则，(1)当转子从电角度(0°‑α+γ)运动到(120°‑α‑β)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通；(2)当转子从电角度(120°‑α‑β)运动到(120°‑α)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(3)当转子从电角度(120°‑α)运动到(120°‑α+γ)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(4)当转子从电角度(120°‑α+γ)运动到(240°‑α‑β)，则B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(5)当转子从电角度(240°‑α‑β)运动到(240°‑α)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(6)当转子从电角度(240°‑α)运动到(240°‑α+γ)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(7)当转子从电角度(240°‑α+γ)运动到(360°‑α‑β)，则A相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(8)当转子从电角度(360°‑α‑β)运动到(360°‑α)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(9)当转子从电角度(360°‑α)运动到(360°‑α+γ)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；第二组控制逻辑：励磁电流的方向为正方向，转子的旋转方向为反方向，则，(1)当转子从电角度(0°‑α+γ)运动到(120°‑α‑β)，则A相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(2)当转子从电角度(120°‑α‑β)运动到(120°‑α)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(3)当转子从电角度(120°‑α)运动到(120°‑α+γ)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(4)当转子从电角度(120°‑α+γ)运动到(240°‑α‑β)，则B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(5)当转子从电角度(240°‑α‑β)运动到(240°‑α)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(6)当转子从电角度(240°‑α)运动到(240°‑α+γ)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(7)当转子从电角度(240°‑α+γ)运动到(360°‑α‑β)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通；(8)当转子从电角度(360°‑α‑β)运动到(360°‑α)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(9)当转子从电角度(360°‑α)运动到(360°‑α+γ)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；第三组控制逻辑：励磁电流的方向为反方向，转子的旋转方向为正方向，则，(1)当转子从电角度(0°‑α+γ)运动到(120°‑α‑β)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通；(2)当转子从电角度(120°‑α‑β)运动到(120°‑α)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(3)当转子从电角度(120°‑α)运动到(120°‑α+γ)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(4)当转子从电角度(120°‑α+γ)运动到(240°‑α‑β)，则B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(5)当转子从电角度(240°‑α‑β)运动到(240°‑α)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(6)当转子从电角度(240°‑α)运动到(240°‑α+γ)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(7)当转子从电角度(240°‑α+γ)运动到(360°‑α‑β)，则A相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(8)当转子从电角度(360°‑α‑β)运动到(360°‑α)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(9)当转子从电角度(360°‑α)运动到(360°‑α+γ)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；第四组控制逻辑：励磁电流的方向为反方向，转子的旋转方向为反方向，则，(1)当转子从电角度(0°‑α+γ)运动到(120°‑α‑β)，则A相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(2)当转子从电角度(120°‑α‑β)运动到(120°‑α)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(3)当转子从电角度(120°‑α)运动到(120°‑α+γ)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(4)当转子从电角度(120°‑α+γ)运动到(240°‑α‑β)，则B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(5)当转子从电角度(240°‑α‑β)运动到(240°‑α)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的上开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(6)当转子从电角度(240°‑α)运动到(240°‑α+γ)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的下开关管开通；(7)当转子从电角度(240°‑α+γ)运动到(360°‑α‑β)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通；(8)当转子从电角度(360°‑α‑β)运动到(360°‑α)，则A相桥臂的上开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通；(9)当转子从电角度(360°‑α)运动到(360°‑α+γ)，则A相桥臂的下开关管开通，B相桥臂的下开关管开通，C相桥臂的上开关管开通。