如图2所示,《一种直流无刷电机控制方法》的一种直流无刷电机控制方法,其特征在于:电机进入稳态工作后,转子位置检测单元向电机控制单元发出换相信号,电机控制单元提前或者延迟一定的补偿电角度进行换相,记录并比较每次用不同补偿电角度的情况下的相电流值In,得到在该稳态工作条件时的最小相电流值Imin对应的最佳补偿角αm,然后使电机以最佳补偿角αm提前或者延迟换相。
上述所述在该稳态工作时的最小相电流值Imin对应的最佳补偿角αm可以通过如下方法得到:
S01:电机进入稳态后,转子位置检测单元检测电机的转子位置,电机控制单元正常换相,通过电流检测电路检测此时的电机定子的平均相电流I0;
S02:确定在该稳态条件时的最小补偿电角度Δα;
S03:通过转子位置检测单元检测到的电机转子正常换相位置时,提前或者延迟一个补偿电角度Δα换相;通过电流检测电路检测此时的电机定子的平均相电流I1;比较I0和I1相电流值可知是提前还是延时换相;
S04:按最小补偿电角度单位Δα累计增加补偿电角度nΔα(n=2,3,4,...),根据步骤S03确定的提前或者延时换相关系,在通过转子位置检测单元检测到的电机转子正常换相位置时,提前或者延迟该补偿电角度nΔα换相;通过电流检测电路检测每次改变补偿电角度值后的电机定子的平均相电流In,比较用不同补偿电角度的情况下的相电流值In,寻找到最小相电流值Imin和对应的最佳补偿角αm。所述的稳态是电机在特定控制要求下的运行状态,可以是恒速运行稳态、可以恒力矩运行稳态、或者是恒功率运行的稳态。
实施例一
见图1、图3、图4所示,以三相直流无刷电机为例说明《一种直流无刷电机控制方法》的控制方法,图3中设置有六个换相时刻,分别为T1、T2、T3、T4、T5、T6,经过6次换相后形成一个换相周期,电机转子转动一圈,开关管的动作如下:AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL一组,每次分别接通不同的线圈绕组:W、V→W、U→V、U→V、W→U、W→U、V。从理论上讲,60度的电角度换相一次,但在安装霍尔传感器的位置误差或者测量单元的电子元器件的精度问题,往往测量到转子的换相位置不是最合适换相位置,从而使各相绕组的工作电流过大,能耗增加。因此,在电机进入稳态后(例如以1000转/分恒速运动),需要寻找最佳的换相位置,使相电流最小。从图4中,也可以看出一个周期有6个换相时间点,定子1上的霍尔传感器3可以感应转子2所处位置,当转子到达某个位置,霍尔传感器3马上发出换相信号。
假设T1时刻霍尔传感器发出信号,开关管的动作如下:AH、BL一组打开通电,线圈绕组W、V得电开始工作,
现采用如下方法获得最小相电流值Imin和对应的最佳补偿角αm:
A:S01:电机进入稳态后,转子位置检测单元检测电机的转子位置,电机控制单元正常换相,通过电流检测电路检测此时的电机定子的平均相电流I0;
B:确定在该稳态条件时的最小补偿电角度Δα=0.1度;
C:提前电角度单位Δα=0.1度换相,记录相电流值I1,并比较相电流值I1与初始相电流值I0的大小,则判断出,提前还是延迟换相。
若提前换相(I1<I0),下次换相时,提前2Δα=0.2度换相,并记录相电流值I2,比较相电流值I2与I1的大小,若I2<I1,换相时继续增大补偿电角度,提前补偿电角度nΔα换相;若n=8时,若In-1<In,则Imin=In-1,αm=7Δαn;寻找到最小相电流值Imin和对应的最佳补偿角αm。那末,在该稳态的情况下,开关管AH、BL一组打开通电的最佳角度是比正常换相提前0.7度换相,使线圈绕组W、V得工作电流最小。其它绕组的换相方法可以参考上述方法。
若延迟换相时(I1>I0),下次换相时,延迟2Δα=0.2度换相,并记录相电流值I2,比较相电流值I2与I1的大小,若I2<I1,换相时继续增大补偿电角度,延时补偿电角度nΔα换相;若n=8时,若In-1<In,则Imin=In-1,αm=7Δαn;寻找到最小相电流值Imin和对应的最佳补偿角αm。那末,在该稳态的情况下,开关管AH、BL一组打开通电的最佳角度是比正常换相延迟0.7度换相,使线圈绕组W、V得工作电流最小。其它绕组的换相方法可以参考上述方法。
实施例二
如图5所示的单相直流无刷电机,它不存在换相问题,但需要换向,即改变电流方向。通过打开开关管Q1、Q4可以实现电流的一个流向,通过打开开关管Q2、Q3可以实现电流的另一个流向,从理论上讲,180度的电角度换向一次,但在安装霍尔传感器的位置误差或者测量单元的电子元器件的精度问题,往往测量到转子的换向位置不是最合适的换向位置,从而使绕组的工作电流过大,能耗增加。因此,在电机进入稳态后(例如以1000转/分恒速运动),需要寻找最佳的换向位置,使相电流最小。
假设某时刻霍尔传感器发出信号,开关管Q1、Q4的动作,线圈绕组得电开始工作,现采用如下方法获得最小相电流值Imin和对应的最佳补偿角αm:
A:程序开始运作时,记录第一次换向的初始相电流值I0;
B:确定在该稳态条件时的最小补偿电角度Δα=0.2度;
C:延迟电角度单位Δα=0.2度换向,记录相电流值I1,并比较相电流值I1与初始相电流值I0的大小,假设I1<I0,则判断出,应该延迟换向,下次换向时,延迟2Δα=0.4度换相,并记录相电流值I2,比较相电流值I2与I1的大小,若I2<I1,换向时继续增大补偿电角度,当延时补偿电角度nΔα换相,若n=8时,若I7<I8,则Imin=I7,αm=7Δαn=1.4度;寻找到最小相电流值Imin和对应的最佳补偿角αm。那末,在该稳态的情况下,开关管Q1、Q4一组打开通电的最佳角度是滞后电角度1.4度换向,使线圈绕组工作电流最小。开关管Q2、Q3换向方法可以参考上述方法。