基于无刷电机相序自动适配的控制方法及系统的制作方法_2

文档序号:8945353阅读:来源:国知局
自动适配的无刷电机控制方法对无刷电机进 行控制时,需要判断无刷电机相序适配数据是否存在;若无刷电机相序适配数据不存在,即 说明该无刷电机未进行相序自动适配,则进行步骤B对该无刷电机进行相序自动适配;若 无刷电机相序适配数据存在,即说明该无刷电机已进行相序自动适配,则进行步骤C对无 刷电机进行控制;
[0044] 在步骤B中,对无刷电机线圈三电源线以一定顺序同时通电并记录的霍尔传感器 输出状态,确定控制无刷电机转动或反向转动时霍尔传感器输出状态与线圈通电状态的对 应关系,实现无刷电机相序自动适配,具体包括以下步骤:
[0045] B1、确定控制无刷电机转动或反向转动时线圈通电状态与转子磁力线方向的对应 关系;
[0046] B2、根据线圈通电状态对无刷电机线圈三电源线以一定顺序同时通电,记录霍尔 传感器输出状态;
[0047] B3、判断记录的霍尔传感器状态是否均不相同;若记录的霍尔传感器状态均不相 同,则将每种线圈通电状态下转子磁力线方向与霍尔传感器输出状态数据作为无刷电机相 序适配数据对应保存并标记为已适配状态,完成无刷电机相序自动适配;若记录的霍尔传 感器状态不是均不相同,则操作结束。
[0048] 在步骤Bl中,本发明以三相二极内转子无刷电机为例进行说明,设定无刷电机转 动为逆时针方向转动、反向转动为顺时针方向转动;定子三相绕组有星形联结和三角联结 方式,而三相星形联结的两两导通方式最常用。如图2所示,为三相二极内转子无刷电机结 构示意图。图2中表示出了定子绕组的联结方式,其中转子未画出。无刷电机的三相线分 别记为U、V、W,无刷电机运转时为两两通电,以在U、V或W标号前加+号表示连接到电源正 极,在标号前加-号表示连接到电源负极。那么通电情况有(+U,-w),(+u,-v),(+W,-V),( +W,-U),(+V,-U),(+V,-W)六种。
[0049] 如图3所示,为无刷电机(+U, -W)通电情况线圈磁场分析示意图。以(+U, -W)通 电情况对线圈磁场方向分析,无刷电机相对于坐标轴Y轴对称放置,无刷电机三线圈等角 度间隔安装且扎数相等,对U相线通正电,W相线通负电,根据右手螺旋定则,U相线圈产生 的磁场方向指向30° ,W相线圈产生的磁场方向指向-30°,那么U和W相线圈的合磁场方 向则指向0°。
[0050] 如图4所示,为本发明实施例中无刷电机转子逆时针方向转动时磁力线方向分析 示意图。当对无刷电机进行逆时针方向转动控制时,合磁场方向也将按逆时针方向旋转。 而为了使转子力矩最大,那么转子的磁力线方向应尽可能与定子的合磁场磁力线方向相垂 直,由于转子逆时针方向转动,那么转子磁力线到线圈的合磁场方向的角度应为90°。假设 转子初始位置的磁力线方向为-90°,那么要使转子逆时针方向最大力矩转动,那么应对U 相通正电,W相通负电,即(+U,-W)通电状态,合磁场方向为0°,那么转子的磁力线到线圈 的合磁场磁力线的角度为0° -(-90° )= 90°。如图4中(a)所示,为无刷电机(+U,-W) 通电情况转子磁力线方向分析示意图。
[0051] 同理,当转子逆时针方向转动使转子磁力线方向为-30°时,应对U相通正电,V相 通负电,即(+u,-v)通电状态,线圈的合磁场方向为60°,转子的磁力线到线圈的合磁场磁 力线的角度为60° -(-30° ) =90°。如图4中(b)所示,为无刷电机(+U,-V)通电情况 转子磁力线方向分析示意图。
[0052] 当转子逆时针方向旋转时,转子磁力线方向依次为30°、90°、150°、-150°时线 圈的通电状态分别应为(+W,-V),(+W,-U),(+V,-U),(+V,-W)。如图4中(C)所示,为无刷电 机(+W,-V)通电情况转子磁力线方向分析示意图。如图4中(d)所示,为无刷电机(+W,-U) 通电情况转子磁力线方向分析示意图。如图4中(e)所示,为无刷电机(+V,-U)通电情况 转子磁力线方向分析示意图。如图4中(f)所示,为无刷电机(+V,-W)通电情况转子磁力 线方向分析示意图。
[0053] 由于有感无刷电机通过霍尔位置传感器反馈转子位置来确定换向,因此将转子磁 力线方向在-90°、_30°、30°、90°、150°、-150°时分别对应的霍尔传感器输出状态依 次标记为 H(-90° )、H(-30° )、H(30° )、H(90° )、H(150° )、H(-150° )。如表 1 所示, 为无刷电机逆时针方向转动的转子磁力线方向、线圈通电状态、霍尔传感器输出状态间的 对应关系表。
[0054] 表1无刷电机逆时针方向转动的转子磁力线方向、线圈通电状态、霍尔传感器输 出状态间的对应关系表
[0055]
[0056] 如图5所示,为本发明实施例中无刷电机转子顺时针方向转动时磁力线方向分析 示意图。当对无刷电机进行顺时针方向转动控制时,合磁场方向也将按顺时针方向旋转。 而为了使转子力矩最大,那么转子的磁力线方向应尽可能与定子的合磁场磁力线方向相垂 直,由于转子顺时针方向转动,那么转子的磁力线到线圈的合磁场方向所成角度应在-90° 附近。假设转子初始位置的磁力线方向在-90°附近,那么要使转子逆时针方向最大力矩转 动,那么应对U相通负电,W相通正电,即(+W,_U)通电状态,合磁场方向为180°,那么转子 的磁力线到线圈的合磁场方向的角度为180° -(-90° )= 270°,将角度变换到(-180°, 180° ]区间后为-90°。如图5中(a)所示,为无刷电机(+W,-U)通电情况转子磁力线方 向分析示意图。
[0057] 同理,可以得到转子转动后磁力线依次在-30°、-90°、-150°、150°、90°时线 圈的通电状态分别应为(+W,-V),(+U,-V),(+U,-W),(+V,-W),(+V,-U)。如图5中(b)所示, 为无刷电机(+W,_V)通电情况转子磁力线方向分析示意图。如图5中(c)所示,为无刷电 机(+U,-V)通电情况转子磁力线方向分析示意图。如图5中(d)所示,为无刷电机(+U,-W) 通电情况转子磁力线方向分析示意图。如图5中(e)所示,为无刷电机(+V,-W)通电情况 转子磁力线方向分析示意图。如图5中(f)所示,为无刷电机(+V,-U)通电情况转子磁力 线方向分析示意图。
[0058] 由于有感无刷电机通过霍尔位置传感器反馈转子位置来确定换向,因此将转子磁 力线方向在-90°、_150°、150°、90°、30°、-30°时分别对应的霍尔传感器输出状态依 次标记为 H(-90° )、H(-150° )、H(150° )、H(90° )、H(30° )、H(-30° )。如表 2 所示, 为无刷电机顺时针方向转动的转子磁力线方向、线圈通电状态、霍尔传感器输出状态间的 对应关系表。
[0059] 表2无刷电机顺时针方向转动的转子磁力线方向、线圈通电状态、霍尔传感器输 出状态间的对应关系表
[0060]
[0061] 在步骤B2中,如图6所示,为本发明实施例中对无刷电机线圈三电源线通电转子 磁力线方向分析示意图。如图6中(a)所示,为无刷电机(+U,_V,-W)通电情况转子磁力线 方向分析示意图。如图6中(b)所示,为无刷电机(+W,+U,_V)通电情况转子磁力线方向分 析示意图。如图6中(c)所示,为无刷电机(+W,-U,-V)通电情况转子磁力线方向分析示意 图。如图6中(d)所示,为无刷电机(+W,+V,-U)通电情况转子磁力线方向分析示意图。如 图6中(e)所示,为无刷电机(+V,-W,-U)通电情况转子磁力线方向分析示意图。如图6中 (f)所示,为无刷电机(+U,+V,-W)通电情况转子磁力线方向分析示意图。对无刷电机线圈 三电源线按照(+U,-V,-W),(+W,+U,-V),(+W,-U,-V),(+W,+V,-U),(+V,-W,-U),(+U,+V,-W) 顺序同时
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