一种双轴对转永磁无刷直流电机的初始启动方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种双轴对转永磁无刷直流电机的初始启动方法，使用该方法可W实 现双轴对转永磁无刷直流电机安全、可靠地启动。
【背景技术】
[0002] 普通永磁无刷直流电机仅转子磁极旋转，其电枢是静止不动的。而基于作用力与 反作用力原理的双轴对转永磁无刷直流电机在电磁转矩的驱动下，使内、外两个转子同时 向相反的方向旋转。在水下对转推进系统中，双轴对转永磁无刷直流电机与对转螺旋奖配 合使用，可W显著地提高水下航行器的推进效率，同时消除由单个螺旋奖转动带来的横滚。
[0003] 位置传感器是双轴对转永磁无刷直流电机的重要组成部分，其作用是检测转子磁 极对电枢绕组的相对位置，从而为逆变器提供正确的换相信息。由于双轴对转电机两个转 子都在旋转，所W就必须测量出两个转子之间的相对位置，W此作为换相依据。为检测出两 个转子分别相对与支架的位置，在内、外两个转轴上分别安装用于位置检测的永磁磁极，将 对应的霍尔传感器安装在支架上。四路外转子霍尔传感器U、V、W、A信号图如图1所示。内 转子信号图与外转子信号图相同。
[0004] 利用四路霍尔传感器信号可W将转子的空间位置转化为12种状态，两个转子的 相对位置则为144种状态。初始启动过程必须依据该144种状态进行，但是若仅W位置信 号的跳变时刻触发换相信号，将产生很大的换相误差，甚至不能使电机可靠启动。
[0005] 在2012100984618专利文献中公开了一种"双轴对转永磁无刷直流电机的初始启 动方法"，通过对内外转子霍尔传感器信号编制位置状态代号并对该位置转台代号进行公 示计算得到换相代号，最终得到功率管的导通顺序，从而避免繁琐的查表方法，提高程序的 运行效率。
[0006] 但是，由于该发明说明书中存在诸多不清楚的描述，使得本领域普通技术人员无 法实现该发明。
【发明内容】
[0007] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种双轴对转永磁无刷直流电机的初 始启动方法，
[000引一种双轴对转永磁无刷直流电机的初始启动方法，其特征在于步骤如下：
[0009] 步骤1 ;在电机内、外转子中有一个没有转过一对极的距离的情况下，第一阶段换 相代号K」2(向下取整），中间变量K =值巧％ 12+1，若K > 11令K = K-12,其中； D为由内转子霍尔位置传感器UiViWA组合信号编制的内转子位置状态代号；Z为由外转子 霍尔位置传感器U2V2W2A2组合信号编制的外转子位置状态代号，内、外转子状态代号编制规 则如下：
[0010] 内转子：
[001U IF UiViWA= 0101 D = 0 ；
[0012] IF UiViWA= 0100 D = 1 ；
[0013] IF UiViWA= 0110 D = 2 ；
[0014] IF UiViWA= 0111 D = 3 ；
[0015] IF UiViWA= 0011 D = 4 ；
[0016] IF UiViWA= 0010 D = 5 ；
[0017] IF UiViWA= 1010 D = 6 ；
[001 引 IF UiViWA= 1011 D = 7 ；
[0019] IF UiViWA= 1001 D = 8 ；
[0020] IF UiViWA= 1000 D = 9 ；
[0021] IF UiViWA= 1100 D = 10 ；
[0022] IF UiViWA= 1101 D = 11 ；
[0023] 外转子：
[0024] IF &乂2胖2八2= 0101 Z = 0 ；
[002引 IF &乂2胖2八2= 0100 Z = 1 ；
[0026] IF &￥2胖2八2= 0110 Z = 2 ；
[0027] IF &￥2胖2八2= 0111 Z = 3 ；
[002引 IF &￥2胖2八2= 0011 Z = 4 ；
[0029] IF &￥2胖2八2= 0010 Z = 5 ；
[0030] IF &乂2胖2八2= 1010 Z = 6 ；
[0031] IF &乂2胖242= 1011 Z = 7 ；
[0032] IF &￥2胖2八2= 1001 Z = 8 ；
[003引 IF &￥2胖2八2= 1000 Z = 9 ；
[0034] IF &￥2胖2八2= 1100 Z = 10 ；
[0035] IF &￥2胖2八2= 1101 Z = 11 ；
[0036] 步骤2 ;根据第一阶段换相代号计算公式得到的Cl结果查表1得到第一阶段功率 管导通顺序；
[0037] 步骤3 ;将得到的第一阶段功率管V1、V3、V5信号与PWM波相与后得到电机启动信 号，然后将该信号发送至与电机相连接的IPM，同时将V2、V4、V6信号直接发送至与电机相 连接的IPM ;
[003引步骤4 ;在内、外转子均转过一对极的距离后，计算实时角度； T
[0039] 内转子实时角度0 =^*360 S
[0040] 外转子实时角度马二^^.*360 ;
[0041] 其中；Tk，T2为内、外转子的U信号距前一个下降沿的时间，Ti，T2为内转子的U信 号前两个下降沿之间的时间长度；
[00创步骤5 ;计算第二阶段换相代号，0 = 01+0 2,当0 < 360°时，C2= 0/60,当 0 > 360。时，C2= ( 0 -360)/60 ;
[0043] 步骤6 ;根据第二阶段换相代号C2计算结果查表1得到第二阶段功率管导通顺 序；
[0044] 步骤7 ;将得到的第二阶段功率管V1、V3、V5信号与PWM波相与后得到电机启动信 号，然后将该信号发送至与电机相连接的IPM，同时将V2、V4、V6信号直接发送至与电机相 连接的IPM。
[0045] 表1功率管导通顺序表
[0046]
【主权项】
1. 一种双轴对转永磁无刷直流电机的初始启动方法，其特征在于步骤如下： 步骤1 :在电机内、外转子中有一个没有转过一对极的距离的情况下，按照换相代号计 算公式C1 =欠』2计算得到换相代号，其中：中间变量K = (D+Z) % 12+1，若K > 11令K = Κ-12,其中：D为由内转子霍尔位置传感器U1V1W1A1组合信号编制的内转子位置状态代号；Z 为由外转子霍尔位置传感器U2V2W2A2组合信号编制的外转子位置状态代号，内、外转子状态 代号编制规则如下： 内转子： IF U1V1W1A1= OlOl D = O; IF U1V1W1A1= 0100 D = I; IF U1V1W1A1= 0110 D = 2 ； IF U1V1W1A1= 0111 D = 3 ； IF U1V1W1A1= 0011 D = 4 ； IF U1V1W1A1= 0010 D = 5 ； IF U1V1W1A1= 1010 D = 6 ； IF U1V1W1A1= 1011 D = 7 ； IF U1V1W1A1= 1001 D = 8 ； IF U1V1W1A1= 1000 D = 9 ； IF U1V1W1A1= 1100 D = 10 ； IF U1V1W1A1= HOI D = Il; 外转子： IF U2V2W2A2= 0101 Z = O; IF U2V2W2A2= 0100 Z = I; IF U2V2W2A2= 0110 Z = 2 ； IF U2V2W2A2= 0111 Z = 3 ； IF U2V2W2A2= 0011 Z = 4 ； IF U2V2W2A2= 0010 Z = 5 ； IF U2V2W2A2= 1010 Z = 6 ； IF U2V2W2A2= 1011 ζ = 7 ； IF U2V2W2A2= 1001 Z = 8 ； IF U2V2W2A2= 1000 Z = 9 ； IF U2V2W2A2= 1100 Z = 10 ； IF U2V2W2A2= 1101 Z = Il; 步骤2 :根据换相代号(^的计算结果查表1得到功率管导通顺序： 表1功率管导通顺序表
步骤3 :将得到的第一阶段功率管VI、V3、V5信号与PWM波相与后得到电机启动信号， 然后将该信号发送至与电机相连接的IPM，同时将V2、V4、V6信号直接发送至与电机相连接 的 IPM ; 步骤4 :在内、外转子均转过一对极的距离后，计算实时角度： 内转子实时角度0 =^*360 ; 外转子实时角度A 1 + 360 ; 其中：Tls，T2s为内、外转子的U信号距前一个下降沿的时间,IVT2为内转子的U信号前 两个下降沿之间的时间长度； 步骤5:计算第二阶段换相代号，θ = θ1+θ2，当Θ < 360 °时，C2= Θ/60,当 Θ 彡 360。时，C2= (Θ-360)/60; 步骤6 :查导通表1得到功率管导通顺序； 步骤7 :将得到的第二阶段功率管VI、V3、V5信号与PWM波相与后得到电机启动信号， 然后将该信号发送至与电机相连接的IPM，同时将V2、V4、V6信号直接发送至与电机相连接 的 IPM。
【专利摘要】本发明提出的一种双轴对转永磁无刷直流电机的初始启动方法，根据双轴对转永磁无刷直流电机初始启动过程的特点，将启动过程分为两个阶段。在第一阶段，针对“两相导通三相星型六状态”驱动的双轴对转永磁无刷直流电机，根据提前换相原则制定出内、外转子在初始144中状态下双轴对转永磁无刷直流电机第一阶段换相控制表。由初始换相控制表总结出导通代号计算方法，无需查换相表即可在DSP中快速计算出导通代号，实现电机初始转动。
【IPC分类】H02P6-20
【公开号】CN104638992
【申请号】CN201510063646
【发明人】张克涵, 王司令, 季小尹, 宋保维, 胡欲立, 严卫生
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月6日