[发明专利]一种抑制无刷直流电机转矩脉动控制系统及方法

摘要

一种抑制无刷直流电机转矩脉动控制系统及方法，属于电机控制技术领域。解决了现有是无刷直流电动机普遍存在的转矩脉动问题。反激电路，用于将幅值恒定的直流电源U_s电压转换为幅值可变的直流电压，电压型逆变器，用于将反激电路输出的幅值可变的直流电压转化为交流电，并对被控无刷直流电动机进行驱动。直流电压采样模块用于采集反激电路输出的直流电压，并将采集的直流电压信号送至电机控制器；采集被控无刷直流电动机的霍尔信号并发送给电机控制器，电机控制器根据采集的电压信号和霍尔信号对反激电路和电压型逆变器的工作状态进行控制。主要用于控制电机转矩的脉动。

主权项

1.一种抑制无刷直流电机转矩脉动控制系统，包括直流电源、反激电路(1)、电压型逆变器(2)、直流电压采样模块(3)和电机控制器(4)；直流电源的正极连接反激电路(1)的正极输入端，直流电源的负极连接反激电路(1)的负极输入端；反激电路(1)的电压输出端连接电压型逆变器(2)的电压输入端，电压型逆变器(2)的电压输出端连接被控无刷直流电动机(5)的三相绕组；反激电路(1)，用于将幅值恒定的直流电转化为幅值可变的直流电；直流电压采样模块(3)用于采集反激电路(1)输出的直流电压，并将采集直流电压信号送至电机控制器(4)；采集被控无刷直流电动机(5)的霍尔信号并发送给电机控制器(4)，电机控制器(4)根据采集的电压信号和霍尔信号对反激电路(1)和电压型逆变器(2)的工作状态进行控制；所述的反激电路(1)包括电容C1、电容C2、二极管D1、MOSFET管VT0和变压器T；电容C1的一端同时与直流电源的正极和变压器T原边的同名端连接，直流电源的负极同时与MOSFET管VT0的漏极和电容C1的另一端连接，变压器T原边的异名端与MOSFET管VT0的源极连接，变压器T副边的异名端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与变压器T副边的同名端连接，二极管D1的阴极作为反激电路(1)的正极电压输出端，电容C2的另一端作为反激电路(1)的负极电压输出端，MOSFET管VT0的栅极用于接收电机控制器(4)发出的控制指令；其特征在于，所述的电机控制器(4)包括前馈控制模块(4‑1)、PID控制模块(4‑2)、减法器(4‑3)和加法器(4‑4)；前馈控制模块(4‑1)，用于根据反激电路(1)的多组的当前占空比α′和其输出的直流电压Udc的历史数据拟合出当前占空比α′和直流电压Udc之间的关系α′＝f(Udc)，令Udc＝4Em，从而获得α′＝f(4Em)，反激电路(1)根据该关系式α′＝f(4Em)及输入的参考电压4Em输出当前占空比α′；其中，Em为电机的反电动势；减法器(4‑3)的被减数输入端接收的参考电压4Em与其减数输入端接收的直流电压Udc作差，并将获得的偏差E(k)作为PID控制模块(4‑2)的输入；PID控制模块(4‑2)，用于根据接收的偏差E(k)采用下述公式一和二获得占空比增量α″，其中，其中，U(k)是第k次采样电压输出值，kp为调节比例系数；kI为调节积分系数；kD为调节微分系数；E(k)为第k次采样时的偏差；E(k‑1)为第k‑1次采样时的偏差；k为采样序号，k为大于或等于1的整数，j为变量，Us表示直流电源的电压；加法器(4‑4)用于对当前占空比α′和占空比增量α″进行叠加，使用叠加后的值α作为控制反激电路(1)下一次占空比的控制指令，且α＝α′+α″。