无刷直流电机控制系统及方法与流程

本申请涉及电机运行控制，尤其涉及一种无刷直流电机控制系统及方法。

背景技术：

1、目前，在无刷直流电机控制领域，普遍采用两两导通的控制方案，即电机三相中的两相导通，一相悬空，以此形成六个扇区，进行循环切换，称之为换相。无刷直流电机控制器，一般根据检测的转子角度，或者反电动势过零点延迟30°电角度，控制逻辑开关管（通常是mos、igbt等器件）的开关状态，来实现换相控制。

2、在每次换相过程中，电机中的某一相，从导通状态（上、下桥臂顺序导通）变成悬空状态（上、下桥臂关闭），但因电机定子电感的存在，相电流不会突变为零，而是沿着之前路径进行续流，直到一定时间后电流逐步降为零。通常，会自动打开悬空相开关管的并联体二极管，并沿着此路径续流，称之为换相被动续流。

3、然而，上述续流过程中，mos的体二极管因其导通阻抗大（压降普遍在0.7v左右），远超正常运行时的mos导通阻抗，容易发热严重，尤其是大负载阶段，续流电流大、续流角宽，极容易导致器件过热，寿命减少甚至损坏。

4、在相关技术中，存在在续流阶段主动开启悬空相对应桥臂的mos使电流沿着mos导通路径续流，进而减少热耗的主动续流方案。然而，目前的主动续流控制方案，普遍需要在续流过程中，不断实时检测该续流电流或者电压信号，直到续流结束，或者直接通过理论计算出续流时长（依赖于当前电机的相电流、相电阻、相电感、控制电压等数据）。这些方法对控制器的检测要求过高（检测精度、检测频率以及运算能力），检测过程过长，且过度依赖当前的检测结果，极其容易受干扰，不具有真正的可实现性和工程意义。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种技术方案，解决相关技术中存在的无刷直流电机换相控制时主动续流方案依赖于检测精度导致难以实施的问题。

2、为了解决上述问题，本申请提供了一种无刷直流电机控制方法，用于控制无刷直流电机换相，无刷直流电机包括三相绕组，三相绕组分别与三相逆变电路的各相输出端电连接，方法包括以下步骤：

3、步骤s1、设置主动续流时间；

4、步骤s2、通过控制三相逆变电路中的开关管实现无刷直流电机的换相，获取无刷直流电机换相时三相逆变电路中悬空相的续电流方向；

5、步骤s3、根据悬空相的续电流方向，控制悬空相中的一个开关管导通以进行主动续流，开关管的导通时长为主动续流时间；

6、步骤s4、主动续流时间结束后，采样悬空相中的电流信号，根据电流信号调整主动续流时间的时长，对主动续流时间进行更新，在下次主动续流时采用更新后的主动续流时间作为开关管的导通时长。

7、进一步的，步骤s3中，若续电流从悬空相对应相的绕组中流向悬空相，则控制悬空相中的位于上半桥臂的开关管导通，位于下半桥臂的开关管关断，

8、若续电流从悬空相流向与悬空相对应的绕组，则控制悬空相中的位于下半桥臂的开关管导通，位于上半桥臂的开关管关断。

9、进一步的，步骤s4中，包括：

10、将电流信号与预设期望值相比，获得主动续流偏差，响应于主动续流偏差大于0，则控制主动续流时间延长，响应于主动续流偏差小于0，则控制主动续流时间缩短。

11、进一步的，步骤s4中，采用增量式pi控制的方式调节主动续流时间。

12、进一步的，步骤s4中，采用固定增量的方式调节主动续流时间。

13、本申请还提供一种无刷直流电机控制系统，用于控制无刷直流电机，无刷直流电机包括三相绕组，三相绕组分别与三相逆变电路的各相输出端电连接，无刷直流电机控制系统包括：

14、换相控制模块，换相控制模块用于控制三相逆变电路中的开关管实现无刷直流电机的换相；

15、续电流方向获取模块，用于获取无刷直流电机换相时三相逆变电路中悬空相的续电流方向；

16、主动续流控制模块，用于根据悬空相的续电流方向，控制悬空相中的一个开关管导通以进行主动续流，开关管的导通时长为主动续流时间；

17、相电流检测模块，用于在悬空相中开关管的导通时长结束后，采样悬空相中的电流信号；

18、续流时长控制模块，用于设置主动续流时间的初始值，并且，续流时长控制模块还用于根据悬空相中的电流信号调整主动续流时间的时长，对主动续流时间进行更新，在下次主动续流时采用更新后的主动续流时间作为开关管的导通时长。

19、进一步的，主动续流控制模块响应于续电流从悬空相对应相的绕组中流向悬空相，控制悬空相中的位于上半桥臂的开关管导通，位于下半桥臂的开关管关断，

20、主动续流控制模块响应于续电流从悬空相流向与悬空相对应的绕组，控制悬空相中的位于下半桥臂的开关管导通，位于上半桥臂的开关管关断。

21、进一步的，续流时长控制模块将电流信号与预设期望值相比，获得主动续流偏差，响应于主动续流偏差大于0，则控制主动续流时间延长，响应于主动续流偏差小于0，则控制主动续流时间缩短。

22、进一步的，续流时长控制模块采用增量式pi控制的方式调节主动续流时间，或者，采用固定增量的方式调节主动续流时间。

23、进一步的，相电流检测模块包括至少一个采样电阻，采样电阻设置于三相逆变电路的桥臂中，或者，采样电阻设置于三相逆变电路的桥臂输出端与无刷直流电机的对应绕组之间。

24、综上，本申请提供的控制方法在每一换相扇区仅进行一次续电流采样，无需监测完整的续流过程，可以降低对采样设备的采样精度、采样频率等要求，使主动续流控制方案具有可实现性和工程意义。并且，本申请提供的控制方法通过不断调整主动续流时间以使主动续流结束后悬空相中的续电流逼近期望值，通过这种方式，可以评估电机的整体运行情况，有效的降低单次异常对主动续流的干扰，能自动适应不同电机和工况下的相电流续流时长，省去复杂的评估过程，极具实现价值。

技术特征：

1.一种无刷直流电机控制方法，用于控制无刷直流电机换相，所述无刷直流电机包括三相绕组，所述三相绕组分别与三相逆变电路的各相输出端电连接，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的无刷直流电机控制方法，其特征在于，

6.一种无刷直流电机控制系统，用于控制无刷直流电机，所述无刷直流电机包括三相绕组，所述三相绕组分别与三相逆变电路的各相输出端电连接，其特征在于，所述无刷直流电机控制系统包括：

7.根据权利要求6所述的无刷直流电机控制系统，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的无刷直流电机控制系统，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的无刷直流电机控制系统，其特征在于，

10.根据权利要求6所述的无刷直流电机控制系统，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种无刷直流电机控制方法，包括以下步骤：S1、设置主动续流时间；S2、控制无刷直流电机的换相，获取无刷直流电机换相时三相逆变电路中悬空相的续电流方向；S3、根据悬空相的续电流方向，控制悬空相中的一个开关管导通以进行主动续流，开关管的导通时长为主动续流时间；S4、主动续流时间结束后，采样悬空相中的电流信号，根据电流信号调整主动续流时间的时长，在下次主动续流时采用更新后的主动续流时间作为开关管的导通时长。根据本申请提供的控制方法，在每一换相扇区仅进行一次续电流采样，无需监测完整的续流过程，可以降低对采样设备的采样精度、采样频率等要求，使主动续流控制方案具有可实现性和工程意义。

技术研发人员：许凯,张国欣
受保护的技术使用者：杭州酷铂智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12