无刷直流电机控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机领域，尤其涉及一种无刷直流电机控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机具有体积小、效率高、控制简单等优点，但从控制性能相比较，无刷直流电机转矩波动较大，而换相转矩波动是引起转矩波动的主要原因。
[0003]现有技术中，采用两个电流传感器，在换相过程中对非换相绕组电流进行控制，虽然实现了换相转矩的抑制，但是增大了硬件成本。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种无刷直流电机的控制方法及系统，旨在降低硬件成本。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供了一种无刷直流电机控制系统，所述无刷直流电机控制系统包括直流母线、三相六开关逆变器，所述三相六开关逆变器包括六个开关，且每个开关对应连接无刷直流电机的三相绕组，所述无刷直流电机控制系统还包括设置在直流母线侧的采样电阻及控制装置，所述控制装置用于控制六个开关的导通或截止，以控制无刷直流电机运行；而且，在无刷直流电机的运行过程中，按预置的采集规则，采集流经所述采样电阻的电流，并根据所采集的电流进行无刷直流电机的电流闭环控制。
[0006]优选地，所述控制装置包括第一控制模块及第一电流采集模块，所述第一控制模块用于:
[0007]确定无刷直流电机在正常运行过程的模式；在每个开关控制周期内，控制电流流入的相绕组的上桥臂开关与电流流出的相绕组的下桥臂开关导通；
[0008]所述第一电流采集模块用于:在每个开关控制周期内，当电流流入的相绕组的上桥臂开关可靠导通时，获取流经采集电阻的电流，且采集持续时间为第一预置时间。
[0009]优选地，所述第一控制模块还用于:
[0010]当对逆变器的控制方式为单极调制方式时，在每个开关控制周期内，控制电流流入的相绕组的上桥臂开关的导通时间为T1，控制电流流出的相绕组的下桥臂开关一直导通；
[0011]当对逆变器的控制方式为双极调制方式时，在每个开关控制周期内，控制电流流入的相绕组的上桥臂开关的导通时间和电流流出的相绕组的下桥臂开关的导通时间均为
T1O
[0012]优选地，所述控制装置包括第二控制模块及第二电流采集模块，其中，
[0013]所述第二控制模块用于:确定无刷直流电机运行的换相运行过程的模式，并确定非换相绕组、换相前的相绕组、换相后的相绕组及各相绕组的电流方向；每个开关控制周期内，根据各相绕组的电流方向控制非换相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通，控制换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通，控制换相后的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通；
[0014]所述第二电流采集模块用于:在每个开关控制周期内，在换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关可靠导通时，获取流经采集电阻的电流，且采集持续时间为第二预置时间。
[0015]优选地，所述第二控制模块还用于:
[0016]在低速换相运行过程中，每个开关控制周期内，根据非换相绕组的电流方向控制非换相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通的导通时间为T2，根据换相后的相绕组的电流方向控制换相后的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关一直导通，根据换相前的相绕组的电流方向控制换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通的导通时间为换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关的可靠导通时间与第二预置时间的和；
[0017]在高速换相运行过程中，每个开关控制周期内，根据非换相绕组的电流方向控制非换相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关一直导通，根据换相后的绕组的电流方向控制换相后的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关一直导通，根据换相前的绕组的电流方向控制换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通的导通时间大于换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关的可靠导通时间与第二预置时间的和。
[0018]此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种无刷直流电机的控制方法，包括以下步骤:
[0019]在每个开关控制周期内，按照预设的开关控制规则，控制三相六开关逆变器中六个开关的导通或截止，以控制无刷直流电机运行；
[0020]在无刷直流电机的运行过程中，按照预先设置的电流采样规则，采集采样电阻的电压；
[0021]根据所采集的电流进行无刷直流电机的电流闭环控制。
[0022]优选地，所述无刷直流电机的运行过程包括正常运行过程；所述在无刷直流电机的运行过程中，按照预先设置的电流采样规则，采集采样电阻的电压包括:
[0023]在每个开关控制周期内，当电流流入的相绕组的上桥臂开关可靠导通时，获取流经采集电阻的电流，且采集持续时间为第一预置时间。
[0024]优选地，所述在每个开关控制周期内，按照预设的开关控制规则，控制三相六开关逆变器中六个开关的导通或截止，以控制无刷直流电机运行包括:
[0025]当对逆变器的控制方式为单极调制方式时，在每个开关控制周期内，控制电流流入的相绕组的上桥臂开关的导通时间为T1，控制电流流出的相绕组的下桥臂开关一直导通；
[0026]当对逆变器的控制方式为双极调制方式时，在每个开关控制周期内，控制电流流入的相绕组的上桥臂开关的导通时间和电流流出的相绕组的下桥臂开关的导通时间均为
T1O
[0027]优选地，所述无刷直流电机的运行过程包括换相运行过程；所述按照预先设置的电流采样规则，采集采样电阻的电压包括:
[0028]在每个开关控制周期内，在换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关可靠导通时，获取流经采集电阻的电流，且采集持续时间为第二预置时间。
[0029]优选地，所述在每个开关控制周期内，按照预设的开关控制规则，控制三相六开关逆变器中六个开关的导通或截止，以控制无刷直流电机运行包括:
[0030]在低速换相运行过程中，每个开关控制周期内，根据非换相绕组的电流方向控制非换相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通的导通时间为T2，根据换相后的相绕组的电流方向控制换相后的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关一直导通，根据换相前的相绕组的电流方向控制换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通的导通时间为换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关的可靠导通时间与第二预置时间的和；
[0031]在高速换相运行过程中，每个开关控制周期内，根据非换相绕组的电流方向控制非换相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关一直导通，控制换相后的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关一直导通，控制换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关导通的导通时间大于换相前的相绕组的上桥臂开关或下桥臂开关的可靠导通时间与第二预置时间的和。
[0032]本发明实施例通过一个采样电阻就能够得到无刷直流电机的控制过程中所需的电流，从而保证对电机非换相运行过程中导通绕组的电流及换相运行过程中非换相绕组电流的有效控制。因此，本发明在有效抑制无刷直流电机转矩波动、保证电机控制系统的控制性能的基础上，还减少了电流传感器的数量，降低了硬件成本。
【附图说明】
[0033]图1为本发明无刷直流电机控制系统的等效电路结构示意图；
[0034]图2为本发明无刷直流电机控制系统中换相转矩波动产生机理的示意图；
[0035]图3为本发明无刷直流电机的控制方法第一实施例的流程示意图；
[0036]图4为本发明无刷直流电机在正常运行过程中时，电流采样的细化流程示意图；
[0037]图5为本发明无刷直流电机在正常运行过程中时，开关控制的细化流程示意图；
[0038]图6为本发明无刷直流电机在正常运行过程中时，单极调制方式进行开关控制时各开关控制信号的波形示意图；
[0039]图7为图6中的一开关控制周期内的电流采样示意图；
[0040]图8为本发明无刷直流电机在正常运行过程中时，双极调制方式进行开关控制时各开关控制信号的波形示意图；
[0041]图9