一种无刷直流电机快速制动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无刷直流电机快速制动方法，首先获取无刷直流电机的转子位置，当转子位置改变时改变逆变器工作状态，再根据逆变器状态判断浮相绕组和浮相绕组的续流电流走向，最后根据浮相绕组的续流电流走向再次改变逆变器工作状态，并保持工作状态至转子位置发生改变；该制动方法不需要额外增加硬件，并且制动速度快、制动过程顺滑。

A fast braking method and device for BLDCM

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机快速制动方法及装置
本专利技术属于无刷直流电机控制领域，具体涉及一种无刷直流电机快速制动方法及装置。
技术介绍
无刷直流电机作为永磁同步电机的一种，其功率密度高、使用寿命长、力矩大等特点，在电动车辆、家用电器、工业控制等行业上有广泛的作用。为获得更高的动态响应，无刷直流电机拖动大惯量负载实现快速制动时，通常需要借助外围硬件实现对负载惯性能量的泄放。常见的方法有能耗制动和回馈制动，能耗制动通过无刷直流电机绕组上串联制动电阻，以消耗制动时产生的能量，这种方法增加硬件成本，并且制动电阻普遍体积大会导致硬件电路面积的增加；回馈制动是通过收集制动时产生的能量，向电源侧反馈，这种方法虽然电源效率高但是需要大容量电解电容的配合，也不适用开关电源型的电源。本专利技术利用PWM调制技术改变制动时无刷直流电机三相绕组中性点的电压使得浮相绕组的反向电压最大，使得浮相绕组剩余能量快速消去，以实现快速制动。这种制动方法不需要额外硬件配合，制动速度快。
技术实现思路
本专利技术提供了一种无刷直流电机快速制动方法及装置，以解决现有技术中无刷直流电机制动需要额外硬件、制动方法适应性差的问题。本专利技术提供了一种无刷直流电机快速制动方法，包括如下步骤：步骤1：获取制动时无刷直流电机的转子位置，当无刷直流电机的转子位置变化时，变换逆变器功率管的通断状态，将转子旋转到下一位置所需导通的逆变器功率管导通，等待第一延时时间后，执行步骤2并对转子位置变化次数进行计数；步骤2：根据逆变器功率管的导通状态，获取无刷直流电机绕组中的浮相绕组，以及浮相绕组中的续流电流走向；步骤3：判断浮相绕组续流电流走向，当浮相绕组的续流电流从浮相绕组流入逆变器时，将PWM信号作用于逆变器上桥臂功率管；当浮相绕组的续流电流从逆变器流入浮相绕组时，将PWM信号应作用于逆变器下桥臂功率管，等待第二延时时间后，执行步骤4；步骤4：判断电机转子位置变化次数是否为6次，当转子位置变化次数为6次时，则不再向逆变器输入PWM信号，制动过程完成；当转子位置变化次数小于6次时，执行步骤1。可选地，所述步骤1中所述获取制动时无刷直流电机的转子位置的方法为利用位置传感器获取转子位置，和/或，利用无刷直流电机三相绕组的反电动势信号获取转子位置。可选地，所述步骤2中所述根据逆变器功率管的导通状态，获取无刷直流电机绕组中的浮相绕组的具体方法为：当B相绕组对应的上桥臂功率管和C相绕组对应的下桥臂功率管导通时，或者，当B相绕组对应的下桥臂功率管和C相绕组对应的上桥臂功率管导通时，A相绕组为浮相绕组；当A相绕组对应的上桥臂功率管和C相绕组对应的下桥臂功率管导通时，或者，当A相绕组对应的下桥臂功率管和C相绕组对应的上桥臂功率管导通时，B相绕组为浮相绕组；当A相绕组对应的上桥臂功率管和B相绕组对应的下桥臂功率管导通时，或者，当A相绕组对应的下桥臂功率管和B相绕组对应的上桥臂功率管导通时，C相绕组为浮相绕组。可选地，步骤2中所述根据逆变器功率管的导通状态，获取无刷直流电机绕组中的浮相绕组中的续流电流走向的具体方法为：当B相绕组对应的上桥臂功率管和C相绕组对应的下桥臂功率管导通时，浮相绕组的续流电流从逆变器流入浮相绕组；当B相绕组对应的下桥臂功率管和C相绕组对应的上桥臂功率管导通时，浮相绕组的续流电流从浮相绕组流入逆变器；当A相绕组对应的上桥臂功率管和C相绕组对应的下桥臂功率管导通时，浮相绕组的续流电流从浮相绕组流入逆变器；当A相绕组对应的下桥臂功率管和C相绕组对应的上桥臂功率管导通时，浮相绕组的续流电流从逆变器流入浮相绕组；当A相绕组对应的上桥臂功率管和B相绕组对应的下桥臂功率管导通时，浮相绕组的续流电流从逆变器流入浮相绕组；当A相绕组对应的下桥臂功率管和B相绕组对应的上桥臂功率管导通时，浮相绕组的续流电流从浮相绕组流入逆变器。可选地，所述步骤3中所述根据浮相绕组续流电流走向确定PWM信号作用位置的具体方法为：当浮相绕组的续流电流从浮相绕组流入逆变器时，将PWM信号作用于处于工作状态的逆变器上桥臂功率管，处于工作状态的逆变器下桥臂功率管直接导通；当浮相绕组的续流电流从逆变器流入浮相绕组时，将PWM信号应作用于处于工作状态的逆变器下桥臂功率管，处于工作状态的逆变器上桥臂功率管直接导通。可选地，每次执行步骤1-4时，所述第一延时时间以及第二延时时间的取值不同。可选地，在步骤1-4的6次执行过程中，每次执行步骤1-4的时间依次占6次总时间的30％、25％、20％、10％、10％、5％。本专利技术提供了一种无刷直流电机快速制动的装置，包括：控制器，逆变器，转子位置模块，无刷直流电机的三相绕组；其中：所述转子位置模块和所述无刷直流电机的三相绕组相连，用于采集无刷直流电机的转子位置；所述逆变器和所述无刷直流电机的三相绕组相连，用于制动时改变无刷直流电机的三相绕组中性点电压和消除浮相绕组的剩余能量；所述控制器和所述逆变器以及所述转子位置模块相连，用于处理所述转子位置模块的输入信息获取无刷直流电机的转子位置，以及控制逆变器。可选地，所述逆变器包括功率管单元和二极管单元，所述功率管单元用于制动时改变无刷直流电机的三相绕组中性点电压，所述二极管单元用于消除浮相绕组的剩余能量；单个二极管和单个功率管并联，二极管的阳极和功率管的输出端相连，二极管的阴极和功率管的输入端相连。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术利用PWM调制技术改变制动时无刷直流电机三相绕组中性点的电压使得浮相绕组的反向电压最大，使得浮相绕组剩余能量快速消去，以实现快速制动。2、本专利技术将制动过程分为6步，并给每步时间分配不同时间占比，使得制动过程中不会产生大电流，制动过程更加顺滑、快速。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术具体实施的一种无刷直流电机快速制动方法的流程图；图2为本专利技术具体实施的一种无刷直流电机快速制动方法对应装置的示意图；图3为本专利技术具体实施的无刷直流电机快速制动时逆变器各功率器件的PWM情况；图4为本专利技术具体实施的无刷直流电机快速制动方法和传统制动方法的效果对比图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，为本专利技术提出一种无刷直流电机快速制动方法的流程图，具体包括：步骤S1：获取制动时无刷直流电机的转子位置，当无刷直流电机的转子位置变化时，变换逆变器功率管的通断状态，将转子旋转到下一位置所需导通的逆变器功率管导通；等待第一延时时间后，执行步骤2并对转子位置变化次数进行计数；步骤S2：根据逆变器功率管的导通状态，获取无刷直流电机绕组中的浮相绕组，以及浮相绕组中的续流电流走向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷直流电机快速制动方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：获取制动时无刷直流电机的转子位置，当无刷直流电机的转子位置变化时，变换逆变器功率管的通断状态，将转子旋转到下一位置所需导通的逆变器功率管导通，等待第一延时时间后，执行步骤2并对转子位置变化次数进行计数；/n步骤2：根据逆变器功率管的导通状态，获取无刷直流电机绕组中的浮相绕组，以及浮相绕组中的续流电流走向；/n步骤3：判断浮相绕组续流电流走向，当浮相绕组的续流电流从浮相绕组流入逆变器时，将PWM信号作用于逆变器上桥臂功率管；当浮相绕组的续流电流从逆变器流入浮相绕组时，将PWM信号应作用于逆变器下桥臂功率管，等待第二延时时间后，执行步骤4；/n步骤4：判断电机转子位置变化次数是否为6次，当转子位置变化次数为6次时，则不再向逆变器输入PWM信号，制动过程完成；当转子位置变化次数小于6次时，执行步骤1。/n

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机快速制动方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：获取制动时无刷直流电机的转子位置，当无刷直流电机的转子位置变化时，变换逆变器功率管的通断状态，将转子旋转到下一位置所需导通的逆变器功率管导通，等待第一延时时间后，执行步骤2并对转子位置变化次数进行计数；
步骤2：根据逆变器功率管的导通状态，获取无刷直流电机绕组中的浮相绕组，以及浮相绕组中的续流电流走向；
步骤3：判断浮相绕组续流电流走向，当浮相绕组的续流电流从浮相绕组流入逆变器时，将PWM信号作用于逆变器上桥臂功率管；当浮相绕组的续流电流从逆变器流入浮相绕组时，将PWM信号应作用于逆变器下桥臂功率管，等待第二延时时间后，执行步骤4；
步骤4：判断电机转子位置变化次数是否为6次，当转子位置变化次数为6次时，则不再向逆变器输入PWM信号，制动过程完成；当转子位置变化次数小于6次时，执行步骤1。


2.如权利要求1所述的无刷直流电机快速制动方法，其特征在于，所述步骤1中所述获取制动时无刷直流电机的转子位置的方法为利用位置传感器获取转子位置，和/或，利用无刷直流电机三相绕组的反电动势信号获取转子位置。


3.如权利要求1所述的无刷直流电机快速制动方法，其特征在于，所述步骤2中所述根据逆变器功率管的导通状态，获取无刷直流电机绕组中的浮相绕组的具体方法为：
当B相绕组对应的上桥臂功率管和C相绕组对应的下桥臂功率管导通时，或者，当B相绕组对应的下桥臂功率管和C相绕组对应的上桥臂功率管导通时，A相绕组为浮相绕组；
当A相绕组对应的上桥臂功率管和C相绕组对应的下桥臂功率管导通时，或者，当A相绕组对应的下桥臂功率管和C相绕组对应的上桥臂功率管导通时，B相绕组为浮相绕组；
当A相绕组对应的上桥臂功率管和B相绕组对应的下桥臂功率管导通时，或者，当A相绕组对应的下桥臂功率管和B相绕组对应的上桥臂功率管导通时，C相绕组为浮相绕组。


4.如权利要求1或3所述的无刷直流电机快速制动方法，其特征在于，步骤2中所述根据逆变器功率管的导通状态，获取无刷直流电机绕组中的浮相绕组中的续流电流走向的具体方法为：
当B相绕组对应的上桥臂功率管和C相绕组对应的下桥臂功率管导通时，浮相绕组的续流电流从逆变器流入浮相绕组；
当B相绕组对应的下桥臂功率管和C相绕组对应的上桥臂功率管导通时，浮相绕组的续流电流从浮相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩陈，陈椒娇，魏海峰，张懿，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32