[发明专利]四开关三相逆变器驱动的无刷直流电机电流波动抑制方法

摘要

本发明公开了一种四开关三相逆变器驱动的无刷直流电机电流波动抑制方法，步骤是：根据霍尔信号将无刷直流电机的每个电周期分为六个工作状态，其中两个工作状态与母线电容中点连接的相在换相区作为关断相参与换相，在正常导通区为非导通相；其他四个工作状态与母线电容中点连接的相为导通相；为了抑制与母线电容中点连接的相为关断相时换相区的电流波动，对非换相相开关管进行PWM调制，通过计算确定调制占空比；为了抑制与母线电容中点连接的相为非导通相时的正常导通区的电流波动，在传统双极性调制的基础上插入两个调节矢量，计算得到占空比，达到抑制电流波动的效果。本发明方法控制简单，无需根据电机工况调节控制器参数，无需增加硬件成本。

主权项

1.一种四开关三相逆变器驱动的无刷直流电机电流波动抑制方法，包括无刷直流电机、四开关三相逆变器和控制单元；其特征在于，当无刷直流电机与母线电容中点连接的相在换相区作为关断相时，对非换相相开关管进行调制抑制换相电流波动；当无刷直流电机与母线电容中点连接的相在正常导通区作为非导通相时，在导通两相桥臂开关管同步调制的基础上在每个控制周期内加入两个调节矢量抑制正常导通区的电流波动，具体步骤如下：步骤一、根据霍尔信号将无刷直流电机的每个电周期分为六个工作状态；将每个工作状态分为换相区和正常导通区；在换相区，将无刷直流电机三相分为开通相、关断相和非换相相；通过霍尔信号改变判断换相区开始，通过关断相电流减小为零判断换相区结束；在正常导通区，根据三相绕组导通状态将所述三相绕组分为正常导通相和非导通相；步骤二、所述六个工作状态中，其中两个工作状态分别记为工作状态A和工作状态B，工作状态A和工作状态B具有以下两个特性：一是与母线电容中点连接的相在换相区作为关断相参与换相；二是与母线电容中点连接的相在正常导通区为非导通相，此时导通两相开关管采用双极性调制；所述六个工作状态中，其他四个工作状态均分别是与母线电容中点连接的相为导通相，另一相开关管采用单极性调制；步骤三、在工作状态A的换相区及工作状态B的换相区，对非换相相开关管进行PWM调制，通过计算确定调制占空比；确定调制占空比的步骤是：为抑制换相电流波动，对非换相相开关管进行PWM调制，开通相开通；在工作状态A的换相区，与母线电容中点连接的相由正相导通转为关断；在工作状态B的换相区，与母线电容中点连接的相由负相导通转为关断；当所述无刷直流电机运行在工作状态A时，非换相相开关管的占空比为D_cm‑A式中，u_dc为电源电压；u_c1为四开关三相逆变器中与电源正极相连的母线电容C₁两端的电压，e_a、e_b、e_c分别是无刷直流电机三相对应的相反电动势；其中，非换相相开关管为无刷直流电机的b相，无刷直流电机与母线电容中点连接的相为c相；当所述无刷直流电机运行在工作状态B时，非换相相开关管的占空比为D_cm‑B步骤四、为抑制相反电动势对电流波动的影响，在工作状态A和工作状态B的正常导通区，控制非导通相电流变化率为零；在双极性同步调制的基础上，选择能使非导通相电流迅速增加和能使非导通相电流迅速减小的两个矢量作为调节矢量，在每个控制周期插入这两个调节矢量，在无刷直流电机的c相电流变化率为零的基础上得到调节矢量占空比D_c在工作状态A的正常导通区及工作状态B的正常导通区，定义导通两相的两个开关管都开通的电压矢量为主矢量，主矢量占空比D是控制单元中的PI控制器输出的1/2；两个调节矢量中使无刷直流电机的c相电流迅速减小的电压矢量占空比为D_c，使无刷直流电机的c相电流迅速增加的电压矢量占空比为1‑D‑D_c。