一种直流无刷电机功率控制方法及系统与流程

本发明涉及直流无刷电机控制，尤其涉及的是一种直流无刷电机功率控制方法及系统。

背景技术：

1、直流无刷电机应用中，电机通常存在转速快速变化，特别是负载变化，使用工况急剧变化的时候。为了适应极限工况，通常电机控制中不得不将调制增益调的很大，以快速响应复杂变化。然而，当电机急加速度，或者负载急剧变化的时候，虽然电机响应快了，但是电机转速会出现一些超调量，同时伴随较大的转矩脉动，使得电机运行不够平顺或因过载停机，若是在带载启动的过程中还可能导致电机启动失败。

2、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种直流无刷电机功率控制方法及系统，以解决现有电机在急加速度，或者负载急剧变化的时候，电机转速会出现一些超调量，同时伴随较大的转矩脉动的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种直流无刷电机功率控制方法，其包括：

4、获取电机的驱动电路的总线电流；

5、当所述总线电流波动超过设定阈值时，控制输出参考电流；

6、将所述总线电流与所述参考电流进行比较，若所述总线电流大于所述参考电流，则输出限制脉冲信号对脉冲宽度调制信号的输出进行限制。

7、本发明的进一步设置，所述获取电机的驱动电路的总线电流的步骤包括：

8、对电机的驱动电路中的采样电阻的电流进行采样以得到采样电流；

9、将所述采样电流进行放大处理以得到所述总线电流。

10、本发明的进一步设置，所述当所述总线电流波动超过设定阈值时，控制输出参考电流的步骤包括：

11、根据电机模型与电机的相电压得到电机的转子位置；

12、根据电机在不同时刻的转子的位置得到电机的角速度；

13、根据电机的角速度与电机模型得到所述参考电流。

14、本发明的进一步设置，所述当所述总线电流波动超过设定阈值时，控制输出参考电流的步骤包括：

15、通过位置传感器获取电机的转子位置；

16、根据电机在不同时刻的转子的位置得到电机的角速度；

17、根据电机的角速度与电机模型得到所述参考电流。

18、本发明的进一步设置，所述根据电机的角速度与电机模型得到所述参考电流的步骤包括：

19、在每个控制周期，根据电机模型与下一时刻的目标角速度得到下一时刻的目标电流值；

20、将所述下一时刻的目标电流值换算为模拟电流信号以得到所述参考电流。

21、本发明的进一步设置，所述将所述总线电流与所述参考电流进行比较，若所述总线电流大于所述参考电流，则输出限制脉冲信号对脉冲宽度调制信号的输出进行限制的步骤包括：

22、将所述限制脉冲信号与所述脉冲宽度调制信号进行与计算，以对所述脉冲宽度调制信号的输出进行限制。

23、本发明的进一步设置，还包括：

24、根据电机的角速度、总线电压与目标速度得到下一时刻的目标电流的大小；

25、根据所述下一时刻的目标电流的大小判断是否需要进行电机的输出功率控制，当不需要进行功率限制时，则输出脉冲宽度调制信号对电机进行驱动，若需要进行功率限制，则对所述脉冲宽度调制信号的占空比进行减少，或者通过输出所述限制脉冲信号对所述脉冲宽度调制信号的输出进行限制。

26、基于同样的发明构思，本发明还提供了一种用于实现入上述所述的直流无刷电机功率控制方法的系统，与电机的驱动电路连接，其包括单片机、第一采样模块、放大模块、比较模块、第二采样模块与预驱动模块；其中，

27、所述第一采样模块分别与所述电机的驱动电路以及所述放大模块连接，用于采集电机的驱动电路的总线电流并输入至所述放大模块；

28、所述放大模块分别与所述第一采样模块、所述比较模块以及所述单片机连接，用于对所述总线电流进行放大处理并输入至所述单片机与所述比较模块；

29、所述第二采样模块接入相电压与总线电压，并与所述单片机连接，用于对相电压与总线电压进行分压后输入至所述单片机；

30、所述单片机分别与所述第二采样模块、所述放大模块以及所述比较模块连接，用于根据所述总线电流、所述相电压与所述总线电压输出参考电流至所述比较模块；

31、所述比较模块分别与所述放大模块以及所述单片机连接，用于在所述总线电流大于参考电流时输出限制脉冲信号至所述单片机；

32、所述预驱动模块分别与所述单片机以及电机的驱动电路连接，用于根据所述单片机输出的脉冲宽度调制信号输出驱动信号至所述电机的驱动电路。

33、本发明的进一步设置，所述单片机包括：运算处理单元、模数转换单元、数模转换单元与高级定时器；其中，

34、所述模数转换单元分别与所述第二采样模块以及所述运算处理单元连接，用于将相电压、总线电压与总线电流反馈至所述运算处理单元；

35、所述运算处理单元分别与所述高级定时器、所述模数转换单元以及所述数模转换单元连接，用于控制所述高级定时器输出脉冲宽度调制信号，以及用于根据所述相电压、所述总线电压与所述总线电流输出参考电流至所述数模转换单元；

36、所述数模转换单元分别与所述运算处理单元以及所述比较模块连接，用于将所述参考电流转换为模拟电流并输入至所述比较模块；

37、所述高级定时器分别与所述运算处理单元、所述比较模块、所述数模转换单元以及所述预驱动模块连接，用于输出脉冲宽度调制信号至所述预驱动模块，并用于将所述限制脉冲信号与所述脉冲宽度调制信号进行与计算以对所述脉冲宽度调制信号的输出进行限制。

38、本发明的进一步设置，所述放大模块包括运算放大器；所述比较模块包括比较器；

39、所述运算放大器的同相输入端接入所述总线电流，所述运算放大器的输出端分别与所述模数转换单元以及所述比较器的同相输入端连接；

40、所述比较器的反向输入端与所述数模转换单元连接；

41、所述比较器的输出端与所述高级定时器连接。

42、本发明所提供的一种直流无刷电机功率控制方法及系统，方法包括：获取电机的驱动电路的总线电流；当所述总线电流波动超过设定阈值时，控制输出参考电流；将所述总线电流与所述参考电流进行比较，若所述总线电流大于所述参考电流，则输出限制脉冲信号对脉冲宽度调制信号的输出进行限制。本发明通过对电机的驱动电路的总线电流进行监测，当检测到总线电流波动较大超过设定阈值时，单片机可以控制输出参考电流，当总线电流超过参考电流时，输出限制脉冲信号对脉冲宽度调制信号进行限制，以在电机转速和负载急剧变化时，限制极限情况下脉冲宽度调制信号的输出，从而能够限制超调量过大，减小转矩脉动，进而可以使得电机运行更平顺，避免电机运行时因过载停机，实现电机带载顺利启动。

技术特征：

1.一种直流无刷电机功率控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的直流无刷电机功率控制方法，其特征在于，所述获取电机的驱动电路的总线电流的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的直流无刷电机功率控制方法，其特征在于，所述当所述总线电流波动超过设定阈值时，控制输出参考电流的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的直流无刷电机功率控制方法，其特征在于，所述当所述总线电流波动超过设定阈值时，控制输出参考电流的步骤包括：

5.根据权利要求3或4所述的直流无刷电机功率控制方法，其特征在于，所述根据电机的角速度与电机模型得到所述参考电流的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的直流无刷电机功率控制方法，其特征在于，所述将所述总线电流与所述参考电流进行比较，若所述总线电流大于所述参考电流，则输出限制脉冲信号对脉冲宽度调制信号的输出进行限制的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的直流无刷电机功率控制方法，其特征在于，还包括：

8.一种用于实现权利要求1－7任一项所述的直流无刷电机功率控制方法的系统，与电机的驱动电路连接，其特征在于，包括单片机、第一采样模块、放大模块、比较模块、第二采样模块与预驱动模块；其中，

9.根据权利要求8所述的直流无刷电机功率控制系统，其特征在于，所述单片机包括：运算处理单元、模数转换单元、数模转换单元与高级定时器；其中，

10.根据权利要求9所述的直流无刷电机功率控制系统，其特征在于，所述放大模块包括运算放大器；所述比较模块包括比较器；

技术总结
本发明公开了一种直流无刷电机功率控制方法及系统，方法包括：获取电机的驱动电路的总线电流；当总线电流波动超过设定阈值时，控制输出参考电流；将总线电流与参考电流进行比较，若总线电流大于参考电流，则输出限制脉冲信号对脉冲宽度调制信号的输出进行限制。本发明通过对电机的驱动电路的总线电流进行监测，当总线电流波动较大超过设定阈值时，单片机可以控制输出参考电流，当总线电流超过参考电流时，输出限制脉冲信号对脉冲宽度调制信号进行限制，以在电机转速和负载急剧变化时限制极限情况下脉冲宽度调制信号的输出，从而能够限制超调量过大，减小转矩脉动，进而可以使得电机运行更平顺，避免电机运行时因过载停机，实现电机带载顺利启动。

技术研发人员：刘吉平,何川,王翔,郑增忠
受保护的技术使用者：深圳市航顺芯片技术研发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15