采用正弦函数运算的无刷直流电机三三导通信号合成方法与流程

本发明涉及无刷直流电机控制领域，尤其是一种采用正弦函数运算的无刷直流电机三三导通信号合成方法。

背景技术：

无刷直流电机具有调速性能好、效率高、体积小、重量轻的特点，在国民生产生活中得到了广泛的应用。尤其是伴随着如今化石能源短缺，由无刷直流电机驱动的电动汽车越来越多。目前学者们大都研究无刷直流电机的两两导通方式，对三三导通方式研究的较少。由于三三导通的触发信号，需将霍尔信号延迟30电角度，所以不能直接由霍尔信号合成，现今的研究大都采用光电编码器实现倍频进而驱动无刷直流电机的三三导通，采用光电编码器成本增加，急需一种利用软件运算实现的三三导通驱动信号合成方法，采用正弦函数运算的无刷直流电机三三导通信号合成新方法应运而生。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种高精度、运算量小、节约成本的采用正弦函数运算的无刷直流电机三三导通信号合成方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明主要包括无刷直流电机、霍尔位置传感器以及DSP控制器，所述方法步骤如下：

步骤1，利用无刷直流电机内部自带的霍尔位置传感器可以得到A、B、C三相相位互差120度且高低电平各一半的电机转子位置信号；

步骤2，用DSP控制器记录霍尔信号的周期T；

步骤3，由DSP控制器发出一路幅值为A相霍尔信号幅值的二倍、周期为T(T＝2t)、持续时间为T/4的正弦波，即2Hsin[t(2π/T)]；H是霍尔信号的幅值；

步骤4，在DSP控制器中将步骤3中的正弦波分别与三相霍尔信号幅值做差，记录当差值为0和H所对应时刻ta1，ta2，这两个时刻恰好为无刷直流电机三三导通三相六状态切换的时刻，其余两相同理。

进一步的，步骤2中，记录任意一相霍尔信号，上升沿开始计时，下降沿停止计时，记录时间为t，霍尔信号周期为2t。

进一步的，步骤4中，

做差计算式为：2Hsin[t(2π/T)]-H；

当计算结果为0时，[t(2π/T)]＝30°，该时刻即为霍尔信号上升沿向后延迟30电角度所对应的时刻；

当计算结果为H时，即[t(2π/T)]＝90°，该时刻同理是另一组开关管开通和关断的切换时刻。

当和sin90°＝1成立时，霍尔信号分别延迟了30电角度和90电角度。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、只需运用电机自身的霍尔位置传感器和DSP进行运算而不需要其他控制控制芯片或者开发板辅助控制或运算，减少了成本。

2、逻辑清晰明了，计算简单，编程容易。

3、该方法的计算精度高，能进行实时的运算，适合在高精度领域运用。

附图说明

图1是本发明方法中正弦波与霍尔信号运算及开关管导通图。

图2是本发明方法中无刷直流电机的三三导通开关管开通情况及反电势规律图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示HA、HB、HC即为无刷直流电机的三相霍尔位置信号，都是高低电平各为180度电角度，而且A、B、C互差120电角度。例如A相，霍尔信号的第一个上升沿是在30度但是开关管VT1需要在0度时被触发，也就是说开关管超前霍尔信号30度触发，其它两相同理。若利用三相霍尔信号进行逻辑合成，合成的信号同样也是滞后或超前开关管的触发时刻，所以直接利用霍尔信号不能很好的实现换相信号的合成或各个开关管在相应时刻的触发。

本发明所述的无刷直流电机三三导通信号合成方法中，利用DSP捕获任意一路霍尔信号的上升沿和下降沿(以下都以A相为例)，并记录时间为t，由霍尔信号高低电平各一半可知，霍尔信号的周期即为2t，后用T表示，假设霍尔信号的幅值为H。当DSP成功的捕获到时间t后，立刻让DSP控制器实时的发出一路正弦波2Hsin[t(2π/T)]，且只需要此正弦波的前四分之一周期，在此之后每记录一个时间T就实时的发出一路正弦波。下面用此正弦函数与常数H做减法，2Hsin[t(2π/T)]-H，然后通过判断前式的计算结果，判断开关管的导通和关断时刻。当该式的计算结果为0时，[t₁(2π/T)]＝30°，此时刻t1恰好比霍尔信号上升沿滞后30电角度，此时刻对应的是VT2和VT5开关管导通与关断的切换状态。因为无刷直流电机三三导通是三相六状态，60电角度改变一次工作状态，当该式的计算结果为H时[t₂(2π/T)]＝90°，此时刻t2恰好为t1延迟60电角度所对应的时刻，这个时刻是另一组开关管的导通与关断的切换时刻。利用正弦函数与原霍尔信号运算的方法，弥补了无刷直流电机三三导通开关管的触发不能利用霍尔信号直接合成的不足。同理，用此种正弦函数与霍尔信号做运算的方法，能够精准的确定无刷直流电机六状态各个状态所对应的时刻。利用DSP控制器记录每个周期内霍尔信号的周期，从而使DSP控制器实时地更新所发出正弦波的周期，这样能使计算出来的换相时刻更为精准。

如图1所示，利用上述方法实时的计算六状态分别对应的时刻，然后按照下述时刻与开关管导通与关断规律控制开关管，从而实现无刷直流电机三三导通的精准控制和稳定运行。ta1开通VT2关断VT5，ta2开通VT3关断VT6，tb1开通VT4关断VT1，tb2开通VT5关断VT2，tc1开通VT6关断VT3，tc2开通VT1关断VT4。

如图2所示，无刷电机的三三导通是指在任一时刻均有三只功率开关管处于导通状态，每隔60度电角度，电机改变一次工作状态，每个开关管依次导通180度电角度。各个组开关管的导通规律为VT1、VT2、VT3→VT2、VT3、VT4→VT3、VT4、VT5→VT4、VT5、VT6→VT5、VT6、VT1→VT6、VT1、VT2。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。