專(zhuān)利名稱(chēng)：一種降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電機(jī)控制方法，具體來(lái)說(shuō)涉及一種降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈 動(dòng)電流的控制方法。
背景技術(shù)：
與現(xiàn)有的三相無(wú)刷直流電機(jī)相比，五相無(wú)刷直流電機(jī)可以使電機(jī)的繞組利用率由 66. 7%提高到80%，電機(jī)的功率密度大大提高，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩提高了 20%以上，換相 時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減少為額定轉(zhuǎn)矩的25%。同時(shí)，在輸出同樣功率的情況下，每相繞組的電 流減少了一半，產(chǎn)品的可靠性得到進(jìn)一步提高。在五相無(wú)刷直流電機(jī)中，五個(gè)相繞組采用星形連接，每相繞組的一端與控制器的 輸出相連接，另一端全部連接在一起，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中有四相繞組同時(shí)導(dǎo)通，采用如說(shuō)明書(shū)附 圖1中的導(dǎo)通邏輯，若A、B兩相電流從控制器流出，并流入電機(jī)，則C、D、E中必有兩相電流 從電機(jī)流出，并流入控制相線(xiàn)，依此類(lèi)推。根據(jù)電機(jī)的工作原理，假定各相繞組產(chǎn)生反電勢(shì) 分別記作ea，eb, ec, ed, ee,由于每相繞組的反電勢(shì)在導(dǎo)通的144°期間是變化的，且由于位 置的原因可知在同一時(shí)刻反電勢(shì)ea，eb, ec, ed, ee均不相等，同時(shí)因橋臂開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)電流可 以反向流動(dòng)，在繞組間就產(chǎn)生了環(huán)流，該環(huán)流與電機(jī)的繞組電流疊加形成繞組內(nèi)的實(shí)際電 流如說(shuō)明書(shū)附圖2，各相電流均發(fā)生了較大的變化。五相無(wú)刷直流電機(jī)有五個(gè)霍爾，采用十狀態(tài)、“五、四”方式運(yùn)行時(shí)，在每相繞組上 會(huì)形成脈動(dòng)電流，環(huán)流的存在改變了相電流的波形，即產(chǎn)生了脈動(dòng)電流，特別是在空載的時(shí) 候，由于反電勢(shì)較高，產(chǎn)生的環(huán)流也較大，甚至改變了電流的方向，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生了 很大的脈動(dòng)，這種脈動(dòng)電流隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增加，在電機(jī)達(dá)到空載轉(zhuǎn)速時(shí)候最大，使 電機(jī)產(chǎn)生了明顯的噪音和脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低了電機(jī)的運(yùn)行效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，該控制 方法能夠達(dá)到減少環(huán)流、減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪音、提高工作效率。本發(fā)明的目的可通過(guò)以下的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)—種降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，對(duì)所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的原 始的運(yùn)行狀態(tài)的每個(gè)狀態(tài)后面依次插入一個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)，所述新的運(yùn)行狀態(tài)為某個(gè)原始 的運(yùn)行狀態(tài)的4個(gè)開(kāi)通橋臂開(kāi)關(guān)中其中一個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)關(guān)斷，另外三個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)仍然開(kāi)通的 運(yùn)行狀態(tài)。所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的原始的運(yùn)行狀態(tài)共有10個(gè)，且共插入10個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)。所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的10個(gè)原始的運(yùn)行狀態(tài)為狀態(tài)1 :A上、E上、B下、C下開(kāi)通；狀態(tài)2 :A上、E上、C下、D下開(kāi)通;
狀態(tài)3 :A上、B上、C下、D下開(kāi)通;狀態(tài)4 :A上、B上、D下、E下開(kāi)通;狀態(tài)5 :B上、C上、D下、E下開(kāi)通；狀態(tài)6 :B上、C上、A下、E下開(kāi)通；狀態(tài)7 :C上、D上、A下、E下開(kāi)通；狀態(tài)8 :C上、D上、A下、B下開(kāi)通；狀態(tài)9 :D上、E上、A下、B下開(kāi)通；狀態(tài)10 :D上、E上、B下、C下開(kāi)通；對(duì)所述10個(gè)原始運(yùn)行狀態(tài)所插入的10個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，則依次提前關(guān)斷所述 10個(gè)原始運(yùn)行狀態(tài)中的以下橋臂開(kāi)關(guān)B 下、E上、C下、A上、D下、β上、E下、C上、A下、D上， 從而形 成10個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)1-2 :Β下關(guān)斷，A上、E上、C下開(kāi)通；狀態(tài)2-3 :Ε上關(guān)斷，A上、CT、Dt開(kāi)通；狀態(tài)3-4 :CT關(guān)斷，A上、B上、Dt開(kāi)通；狀態(tài)4-5=AΒ 上、D下、E下開(kāi)通
狀態(tài)5-6:DΒ 上、C上、E下開(kāi)通
狀態(tài)6-7:BG 上、A下、E下開(kāi)通
狀態(tài)7-8:EG上、D上、A下開(kāi)通
狀態(tài)8-9:CD 上、A下、B下開(kāi)通狀態(tài)9-10 :A下關(guān)斷，D上、E上、B下開(kāi)通；狀態(tài)10-1 :D上關(guān)斷，E上、B下、C下開(kāi)通；其中，A、B、C、D、E分別為所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的五相繞組，A±、B±、C±、D±、E ±分別為所述五相繞組全橋開(kāi)關(guān)回路的上橋橋臂開(kāi)關(guān)^^8^(^、0〒工〒分別為所述五相 繞組全橋開(kāi)關(guān)回路的下橋橋臂開(kāi)關(guān)。所述插入的新的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)間為t，其中t為所述設(shè)定的新的運(yùn)行狀態(tài)中 提前關(guān)斷的橋臂開(kāi)關(guān)的提前關(guān)斷時(shí)間。所述提前關(guān)斷時(shí)間為環(huán)流峰值減少為相電流平均值10%以?xún)?nèi)的最小提前關(guān)斷時(shí) 間值?；蛘咭部赏ㄟ^(guò)試驗(yàn)確定，選取若干個(gè)關(guān)斷時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)脈動(dòng)電流進(jìn)行判斷， 選取能夠使繞組脈動(dòng)電流最低的最小時(shí)間t作為最后確定的提前關(guān)斷時(shí)間。本發(fā)明的降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法具有以下有益效果本發(fā)明 通過(guò)改變每相繞組導(dǎo)通時(shí)間，即改變提前關(guān)斷時(shí)間t的控制方法，使得插入的10個(gè)新的運(yùn) 行狀態(tài)和原始的10個(gè)運(yùn)行狀態(tài)依次運(yùn)行，能夠使五相無(wú)刷直流電機(jī)的繞組脈動(dòng)電流大幅 降低，降低了電機(jī)運(yùn)行噪音，尤其是電機(jī)空載時(shí)的噪音降低的非常明顯，同時(shí)減少了轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)，并提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。


圖1是使用本方法前普通五相控制器的脈動(dòng)電流波形圖；圖2是使用本方法后五相控制器的脈動(dòng)電流波形；圖3是脈動(dòng)電流在平均電流一倍時(shí)電流波形圖4是脈動(dòng)電流在平均電流50 %時(shí)電流波形圖；圖5是脈動(dòng)電流在平均電流10 %時(shí)電流波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和測(cè)試實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。普通五相控制器的10個(gè)運(yùn)行狀態(tài)及橋臂開(kāi)關(guān)開(kāi)通方式的狀態(tài)列表如下面表1所 示，現(xiàn)有五相無(wú)刷電機(jī)控制器的開(kāi)通方式是五相10狀態(tài)，因?yàn)榉措妱?shì)不平衡，相電流的波 形如圖1所示，出現(xiàn)了較大的脈動(dòng)，在空載時(shí)特別明顯。
權(quán)利要求
一種降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，其特征在于對(duì)所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的原始的運(yùn)行狀態(tài)的每個(gè)狀態(tài)后面依次插入一個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)，所述新的運(yùn)行狀態(tài)為某個(gè)原始的運(yùn)行狀態(tài)的四個(gè)開(kāi)通橋臂開(kāi)關(guān)中其中一個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)關(guān)斷，另外三個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)仍然開(kāi)通的運(yùn)行狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，其特征在于 所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的原始的運(yùn)行狀態(tài)共有十個(gè)，且共插入十個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，其特征在于 所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的十個(gè)原始的運(yùn)行狀態(tài)為狀態(tài)1 :A上、E上、B下、C下開(kāi)通； 狀態(tài)2 :A上、E上、C下、D下開(kāi)通； 狀態(tài)3 :A上、B上、C下、D下開(kāi)通； 狀態(tài)4 :A上、B上、D下、E下開(kāi)通； 狀態(tài)5 :B上、C上、D下、Et開(kāi)通； 狀態(tài)6 :B上、C上、A下、Et開(kāi)通； 狀態(tài)7:C 上、U上、Λ下、L·下 開(kāi)通； 狀態(tài)8:C 上、U上、Λ下、_D下 開(kāi)通； 狀態(tài)9 :D上、E上、A下、B下開(kāi)通； 狀態(tài)10 :D上、E上、B下、C下開(kāi)通；對(duì)所述十個(gè)原始運(yùn)行狀態(tài)所插入的十個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，則依次提前關(guān)斷所述十個(gè)原 始運(yùn)行狀態(tài)中的以下橋臂開(kāi)關(guān)出〒3±、(^、4±、0^8±工^(±^^0±，從而形成十個(gè)新 的運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)1-2 :B下關(guān)斷，A上、E上、C下開(kāi)通； 狀態(tài)2-3 :E上關(guān)斷，A上、C下、D下開(kāi)通； 狀態(tài)3-4 :C下關(guān)斷，A上、B上、D下開(kāi)通； 狀態(tài)4-5 :A上關(guān)斷，B上、D下、E下開(kāi)通； 狀態(tài)5-6 :D下關(guān)斷，B上、C上、E下開(kāi)通； 狀態(tài)6-7 :B上關(guān)斷， L上、Λ下、L·下 開(kāi)通； 狀態(tài)7-8 :ΕΤ關(guān)斷， L上、U上、Λ下 開(kāi)通； 狀態(tài)8-9 :C上關(guān)斷，D上、A下、B下開(kāi)通； 狀態(tài)9-10 :A下關(guān)斷，D上、E上、B下開(kāi)通； 狀態(tài)10-1 :D上關(guān)斷，E上、B下、C下開(kāi)通；其中，A、B、C、D、E分別為所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的五相繞組，A±、B±、C±、D±、E±分別 為所述五相繞組全橋開(kāi)關(guān)回路的上橋橋臂開(kāi)關(guān)，AT、BT、CT、DT、ET*別為所述五相繞組全 橋開(kāi)關(guān)回路的下橋橋臂開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，其特 征在于所述插入的新的運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)行時(shí)間為t，其中t為所述設(shè)定的新的運(yùn)行狀態(tài)中提 前關(guān)斷的橋臂開(kāi)關(guān)的提前關(guān)斷時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，其特征在于 所述提前關(guān)斷時(shí)間為環(huán)流峰值減少為相電流平均值10%以?xún)?nèi)的最小提前關(guān)斷時(shí)間值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，其特征在于 所述提前關(guān)斷時(shí)間的選取過(guò)程為用若干個(gè)關(guān)斷時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)脈動(dòng)電流進(jìn)行判斷， 選取能夠使繞組脈動(dòng)電流最低的最小時(shí)間t作為最后確定的提前關(guān)斷時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種降低五相無(wú)刷直流電機(jī)脈動(dòng)電流的控制方法，該方法對(duì)所述五相無(wú)刷直流電機(jī)的原始的運(yùn)行狀態(tài)的每個(gè)狀態(tài)后面依次插入一個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)，所述新的運(yùn)行狀態(tài)為某個(gè)原始的運(yùn)行狀態(tài)的四個(gè)開(kāi)通橋臂開(kāi)關(guān)中其中一個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)關(guān)斷，另外三個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)仍然開(kāi)通的運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明通過(guò)改變每相繞組導(dǎo)通時(shí)間，即改變提前關(guān)斷時(shí)間t的控制方法，使得插入的十個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)和原始的十個(gè)運(yùn)行狀態(tài)依次運(yùn)行，能夠使五相無(wú)刷直流電機(jī)的繞組脈動(dòng)電流大幅降低，降低了電機(jī)運(yùn)行噪音，尤其是電機(jī)空載時(shí)的噪音降低的非常明顯，同時(shí)減少了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，并提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。
文檔編號(hào)H02P6/10GK101986548SQ20101052651
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者馮建輝, 李宇, 陳黎明 申請(qǐng)人:中國(guó)電器科學(xué)研究院;廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司