超前角检测方法、检测电路、永磁电机控制方法及电路技术

本发明专利技术提供一种超前角检测方法、检测电路、永磁电机控制方法及电路，包括：获取电机角频率、相反电势、相电流、相电感的感量及相电阻的阻值；基于所述电机角频率、所述相反电势、所述相电流、所述相电感的感量及所述相电阻的阻值计算超前角的角度；并基于所述超前角进行超前触发，使得相反电势与相电流的相位一致。本发明专利技术的超前角检测方法、检测电路、永磁电机控制方法及电路用矢量分析方法通过相反电势、相电压、相电流和电机转速计算得到该工况下的超前角，可以在电流很小且畸变严重的情况下仍然实现永磁电机高效稳定控制，且利用近似函数算法极大地降低了算法复杂度。法极大地降低了算法复杂度。法极大地降低了算法复杂度。

【技术实现步骤摘要】
超前角检测方法、检测电路、永磁电机控制方法及电路


[0001]本专利技术涉及电机控制领域，特别是涉及一种超前角检测方法、检测电路、永磁电机控制方法及电路。

技术介绍

[0002]永磁电机使用无位置传感器控制，由于电机线圈是感性负载，所以相对于线圈上的加载电压，线圈里的电流会有一定的时延，这会影响电机的效率，并产生噪音震动。对于隐极电机，为了达到最高效率输出，需要检测反电势与电流的相位差后进行超前触发，使得反电势与电流同相位。
[0003]现有技术中提出了很多计算超前触发角，使反电势与电流同相位的方法。其中一种方法是通过在相电压峰值附近检测相电流的数值，并通过归一化处理计算检测期间的电流斜率，通过斜率判断超前触发角的范围，然后调整触发角，最终使得反电势相位与电流相位一致。但是，这种方法在电流波形较正弦且足够大的时候效果会比较好，当电机电流很小且正弦度不好(如空载)时，超前角的检测可能会出错。其中另一种方法是通过计算反电势与电流的过零点时间差和反电势的周期计算得到反电势与电流的相位差，根据相位差的大小调整超前/滞后触发角，使得反电势与电流的相位差达到预设值。这种处理方式的缺点是计算超前/滞后触发角的方法太依赖与电流过零点的检测，当电机电流较小或畸变较大时，电流过零点会存在波动，分布不均，从而使得计算相位差波动较大，电机运行不稳定。如图1所示，为使用第二种方法计算超前触发角控制电机空载时的运行效果，可见，电机进入闭环后由于电流过零点变化导致电机电流波动较大(如图2所示)，后面甚至触发了失步停机保护。为了避免上述问题的发生，现有技术中还采样母线电流进行电流闭环调整来提高电机效率，但是这会额外增加采样电阻与ADC，导致成本增加和控制复杂度变高。
[0004]因此，如何在电流很小或严重畸变时确保超前角检测的准确性，同时降低成本及控制复杂度，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超前角检测方法、检测电路、永磁电机控制方法及电路，用于解决现有技术中在电流很小或严重畸变时超前角检测不准确、控制复杂、成本高等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超前角检测方法，用于永磁电机控制，所述超前角检测方法至少包括：
[0007]获取电机角频率、相反电势、相电流、相电感的感量及相电阻的阻值；
[0008]基于所述电机角频率、所述相反电势、所述相电流、所述相电感的感量及所述相电阻的阻值计算超前角的角度，所述超前角满足：
[0009]或
[0010]其中，Φ为所述超前角，ω为所述电机角频率，L为所述相电感的感量，I
m
为所述相电流的幅值，E
m
为所述相反电势的幅值，R为所述相电阻的阻值。
[0011]更可选地，所述超前角检测方法还包括：当所述超前角满足且所述超前角Φ的误差大于预设值时，对所述超前角Φ进行补偿，补偿角Φ
′
基于当前超前角Φ与参考值的差值得到。
[0012]更可选地，所述补偿角Φ
′
通过查找补偿表的方式获取，所述补偿表包括不同角度的超前角Φ及分别与各超前角Φ对应的补偿角Φ
′
。
[0013]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种永磁电机控制方法，所述永磁电机控制方法至少包括：
[0014]采用上述超前角检测方法获取超前角；
[0015]基于所述超前角进行超前触发，使得相反电势与相电流的相位一致。
[0016]可选地，基于所述超前角进行超前触发的方法包括：基于电机转子位置与所述超前角产生逆变控制信号，进而对电机的相电压进行调整。
[0017]更可选地，超前触发后的电机输出电磁转矩满足如下关系式：
[0018][0019]其中，T
e
为所述电机输出电磁转矩，Ω为电机转速。
[0020]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种超前角检测电路，所述超前角检测电路至少包括：
[0021]采样模块，用于对电机的相电流及母线电压进行采样；
[0022]反电势计算模块，获取相电感的感量及相电阻的阻值，并连接于所述采样模块的输出端，用于计算相反电势；
[0023]超前角计算模块，获取所述相电感的感量及所述相电阻的阻值，并连接于所述采样模块及所述反电动势计算模块的输出端，基于所述相反电势的周期计算电机角频率，并基于所述电机角频率、所述相反电势的幅值、所述相电流的幅值、所述相电感的感量及所述相电阻的阻值计算超前角。
[0024]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种电机驱动系统，所述电机驱动系统至少包括：
[0025]上述超前角检测电路，用于得到超前角及相反电势；
[0026]控制电路，连接所述超前角检测电路，基于所述相反电势获取电机转子位置，并根据所述电机转子位置与所述超前角产生逆变控制信号，进而实现超前触发；
[0027]逆变电路，接收母线电压并连接于所述控制电路的输出端，基于所述逆变控制信号产生电机的相电压；
[0028]电机，连接于所述逆变电路的输出端，在所述相电压的驱动下工作。
[0029]如上所述，本专利技术的超前角检测方法、检测电路、永磁电机控制方法及电路，具有以下有益效果：
[0030]本专利技术的超前角检测方法、检测电路、永磁电机控制方法及电路使用矢量分析方
法通过相反电势、相电压、相电流和电机转速计算得到该工况下的超前角，可以在电流很小且畸变严重的情况下仍然实现永磁电机高效稳定控制，且利用近似函数算法极大地降低了算法复杂度。
附图说明
[0031]图1显示为采用反电势与电流过零点计算超前触发角控制电机的电流波形图。
[0032]图2显示为图1的局部放大图。
[0033]图3显示为电机拓扑结构的示意图。
[0034]图4显示为未加入超前角时的电机矢量图。
[0035]图5显示为加入超前角后的电机矢量图。
[0036]图6显示为使用本专利技术的超前角计算方法得到的超前角并进行超前触发控制后的电流波形图。
[0037]图7显示为图6的局部放大图。
[0038]图8显示为本专利技术的超前角检测电路的结构示意图。
[0039]图9显示为本专利技术的电机驱动系统的结构示意图。
[0040]元件标号说明
[0041]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
超前角检测电路
[0042]11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量模块
[0043]12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
采样模块
[0044]13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
反电动势计算模块
[0045]14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超前角检测方法，用于永磁电机控制，其特征在于，所述超前角检测方法至少包括：获取电机角频率、相反电势、相电流、相电感的感量及相电阻的阻值；基于所述电机角频率、所述相反电势、所述相电流、所述相电感的感量及所述相电阻的阻值计算超前角的角度，所述超前角满足：或其中，Φ为所述超前角，ω为所述电机角频率，L为所述相电感的感量，I
m
为所述相电流的幅值，E
m
为所述相反电势的幅值，R为所述相电阻的阻值。2.根据权利要求1所述的超前角检测方法，其特征在于：所述超前角检测方法还包括：当所述超前角满足且所述超前角Φ的误差大于预设值时，对所述超前角Φ进行补偿，补偿角Φ
′
基于当前超前角Φ与参考值的差值得到。3.根据权利要求2所述的超前角检测方法，其特征在于：所述补偿角Φ
′
通过查找补偿表的方式获取，所述补偿表包括不同角度的超前角Φ及分别与各超前角Φ对应的补偿角Φ
′
。4.一种永磁电机控制方法，其特征在于，所述永磁电机控制方法至少包括：采用如权利要求1
‑
3任意一项所述的超前角检测方法获取超前角；基于所述超前角进行超前触发，使得相反电势与相电流的相位一致。5.根据权利要求4所述的永磁电机控制方法，其特征在于：基于所述超...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟臻峰，黄晓冬，黄新建，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：