本發(fā)明屬于無刷直流電機控制領(lǐng)域，具體涉及一種抑制無刷直流電機換相轉(zhuǎn)矩脈動裝置的補償電壓獲取方法。

背景技術(shù)：

無刷直流電機因其運行可靠、動態(tài)響應(yīng)快、效率高、噪聲小、運行速度寬等特點被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，例如汽車電子、醫(yī)療器械、工業(yè)自動化設(shè)備和儀器儀表等。但是，由于電機結(jié)構(gòu)特點和獨特的換相控制策略導(dǎo)致電機在換相時出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動，影響了直流無刷電機在高性能領(lǐng)域中的應(yīng)用。

電機繞組為感性器件，換相時電流上升和下降不能瞬時完成，造成上升電流和下降電流到達穩(wěn)態(tài)的時間不一致，使非換相電流幅值變化，從而產(chǎn)生換相轉(zhuǎn)矩脈動。

目前抑制直流無刷電機換相轉(zhuǎn)矩脈動的方法主要分為：直接轉(zhuǎn)矩、智能算法、開關(guān)調(diào)制法和開關(guān)變換器法等。直接轉(zhuǎn)矩法是以轉(zhuǎn)矩為控制量；智能算法，獲取精度高，但是獲取量大；開關(guān)調(diào)制法是使用各種調(diào)制方法減小轉(zhuǎn)矩脈動，但是很多調(diào)制策略會延遲換相時間；開關(guān)變換器法是在電源與逆變器之間安裝開關(guān)變換器，換相時提高母線電壓，換相性能好，但是成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種抑制無刷直流電機換相轉(zhuǎn)矩脈動裝置的補償電壓獲取方法，

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

非換相期間，第一開關(guān)T1截止，第二開關(guān)T2導(dǎo)通，電源向升壓電容充電至補償電壓U_c＝U_bus-U_dc，充電結(jié)束后，第二開關(guān)T2截止；換相開始時，第一開關(guān)T1導(dǎo)通，二極管截止，電源與電容串聯(lián)后向電機供電至換相結(jié)束，電容電壓下降，換相結(jié)束時，母線電壓等于4倍反電動勢幅值U_bus＝4E；

補償電壓獲取方法如下

AC＝U_A-U_C＝U_bus-4E

其中，U_bus為母線電壓，U_c為補償電壓，U_dc為電源電壓，E為反電勢，I為相電流，t_f為換相時間，L為繞組電感。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、換相過程中，導(dǎo)通相功率器件無需斬波調(diào)制母線電壓，所以不會產(chǎn)生由反向母線電流造成的直流母線電壓波動。

2、減少了開關(guān)損耗和開關(guān)干擾。

3、公式獲取量小，具有一定的工程應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1為無刷直流電機換相轉(zhuǎn)矩脈動抑制裝置原理圖。

圖2為T2-ON，T1-OFF；T2-OFF，T1-OFF；T2-OFF，T1-ON工作原理圖。

圖3補償電壓獲取原理圖。

圖4母線電壓、相電流、母線電流、轉(zhuǎn)矩波形圖(母線電壓U_bus＝345V)。

圖5母線電壓、相電流、母線電流、轉(zhuǎn)矩波形圖(母線電壓U_bus＝391V)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明：

根據(jù)正切三角函數(shù)的方法獲取補償電壓，使換相結(jié)束時母線電壓等于4倍反電動勢幅值，換相電流同時到達穩(wěn)態(tài)值，降低非換相電流波動，有效的抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動。

本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：

工作原理：非換相期間，T1截止，T2導(dǎo)通，電源向升壓電容充電至補償電壓U_c＝U_bus-U_dc，充電結(jié)束后，T2截止；換相開始時，T1導(dǎo)通，二極管截止，電源與電容串聯(lián)后向電機供電至換相結(jié)束，電容電壓下降，換相結(jié)束時，母線電壓等于4倍反電動勢幅值(U_bus＝4E)。

補償電壓獲取方法如下，如圖3所示。

AC＝U_A-U_C＝U_bus-4E (2)

由公式(1)-(3)，補償電壓如公式(4)所示。

其中，U_bus為母線電壓，U_c為補償電壓，U_dc為電源電壓，E為反電勢，I為相電流，t_f為換相時間，L為繞組電感。

以AC相換相到BC相為例。非換相期間，T2導(dǎo)通，T1截止，根據(jù)公式對升壓電容充電，如圖2(a)所示；充電結(jié)束后，T2截止，同時，電源通過VT1、VT2對電機供電，如圖2(b)所示。換相開始時，T1導(dǎo)通，二極管截止，電容串聯(lián)入母線通過向電機供電。A相關(guān)斷，通過VD4、VT2續(xù)流，直至A相電流衰減至0；B相導(dǎo)通，通過VT2、VT3向電機供電，直至C相電流達到穩(wěn)態(tài)值I，如圖2(c)所示。換相階段，升壓電容電壓下降，當(dāng)母線電壓等于4倍反電動勢幅值時，換相結(jié)束。

本發(fā)明實施例用來解釋本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。

實施例

無刷直流電機運行在兩兩導(dǎo)通方式下，以AC換相到BC為例，在非換相期間，根據(jù)公式對升壓電容充電，在換相期間，升壓電容與電源串聯(lián)為電機供電，電容電壓下降，換相結(jié)束時，母線電壓U_bus＝4E，其中U_bus＝U_dc+U_c，U_bus為母線電壓，U_dc為電源電壓，U_c為電容電壓，E為反電勢，I為相電流。

本發(fā)明采用無刷直流電機的參數(shù)：

根據(jù)公式理想補償電壓U_c為91V。

圖4中，換相時母線電壓U_bus＝345V，此時升壓電容補償電壓U_c＝U_bus-U_dc＝345-300＝45V，小于理想補償電壓91V。此時，換相過程中轉(zhuǎn)矩最小值為20N*m,平均轉(zhuǎn)矩為22N*m，轉(zhuǎn)矩波動率為9.1％。

圖5中，換相時母線電壓U_bus＝391V，此時升壓電容補償電壓U_c＝U_bus-U_dc＝391-300＝91V，是理想補償電壓。此時，換相過程中轉(zhuǎn)矩最小值為21.5N*m,平均轉(zhuǎn)矩為22N*m，轉(zhuǎn)矩波動率為2.3％，與U_c＝45V非理想補償電壓相比，轉(zhuǎn)矩脈動降低了6.8％。

本方法使用正切三角函數(shù)的方法獲取補償電壓，使換相過程中導(dǎo)通相功率器件無需調(diào)制，避免產(chǎn)生由反向母線電流造成的直流母線電壓波動，減少了開關(guān)損耗和開關(guān)干擾，獲取量小，具有良好的工程應(yīng)用價值。