CN101051806A - 车用空调压缩机新型电驱动控制系统及方法 - Google Patents
车用空调压缩机新型电驱动控制系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101051806A CN101051806A CNA2007100407959A CN200710040795A CN101051806A CN 101051806 A CN101051806 A CN 101051806A CN A2007100407959 A CNA2007100407959 A CN A2007100407959A CN 200710040795 A CN200710040795 A CN 200710040795A CN 101051806 A CN101051806 A CN 101051806A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motor
- signal
- rotor
- conditioner compressor
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明涉及一种车用空调压缩机新型电驱动控制系统及方法,是基于角度自学习、切换自寻优的效率最优化的无位置无刷电机控制系统及其控制方法,系统由电源电路、功率驱动电路单元、DSP控制电路、转子位置检测电路单元、电压检测单元、电流检测单元、温度检测单元等组成。软件部分包括初始化模块、外同步启动模块、外同步至自同步切换模块、自同步自适应升速模块、位置信号硬件解算模块、运行效率最优化模块。本发明的驱动控制器使大功率的无位置传感器的电机能在大负载动态范围情况下平稳启动并高效运转,解决了无位置传感器的电机运行控制的难题,系统具有CAN通信接口,保证与车辆总线通信的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及涉及压缩机负载的驱动与控制的相关技术领域,提出了基于自学习最优化的无位置无刷电机控制电路及其控制方法,特别是一种车用空调压缩机新型电驱动控制系统及方法。
背景技术
随着高性能永磁材料、微电子技术、自动控制技术和电力电子技术特别是大功率半导体器件的快速发展,永磁同步电机得到了迅速的发展。由于其调速性能优越,且体积小、重量轻、效率高、转动惯量小、不存在励磁损耗问题,因此在各个领域具有广泛的应用前景。永磁同步电机按其工作原理、驱动电流和控制方式的不同,可分为具有正弦波反电动势的永磁同步电机(PMSM)和具有梯形波反电动势的永磁同步电机,后者又被称为无刷直流电机(BLDCM)。BLDCM和PMSM相比,具有明显的优越性,反馈装置简单,功率密度更高,输出转矩更大,控制结构更为简单,使电机和逆变器各自的潜力得到充分的发挥。因此,无刷直流电机的应用和研究受到了充分的重视。据资料统计,无刷直流电机每年以大约15%的比例增加。在这些增长中,一个不可逆转的趋势是无刷直流电机凭其技术优势在许多场合取代着其他种类的电动机。
由于无刷电动机比有刷直流电动机有更多的优点,而且比无电刷结构的交流电动机又有良好的机械特性和控制特性,因此具备广泛应用前景。与其他电机相比较,无刷直流电机具有以下几个特点:
(1)效率高 无刷直流电动机的转子是由永磁材料构成,它上面既无铜耗又无铁耗,其效率比同容量异步电动机提高5%-12%。
(2)功率因数高 无刷直流电动机无需从电网吸取激磁电流,功率因数接近1。
(3)启动转矩大,启动电流小 无刷直流电动机的机械特性和调节特性与他励直流电动机枢控时的相应特性类似,所以它的启动转矩大,启动电流小,调速范围宽,并且用电子换向取代了机械换向,克服了电刷换向引起的缺点。
(4)电动机出力大 该电动机在体积和最高工作转速相同时,较异步电机输出功率提高30%。
(5)适应性强 电源电压偏离额定值+10%或-15%,环境温度相差40K以及负载转矩从0-100%额定转矩波动时,无刷直流电动机的实际转速与设定转速的稳态误差,不大于设定转速的±1%。
(6)自控式调速系统 它无需像普通同步电动机那样需要启动绕组,在负载突变时,不会产生振荡和失步。
现如今,无刷直流电机的应用范围已经涉入到各个领域。由于大多数电子设备中电子线路均有直流电源供电,且要求电机具有调速、稳速、定位控制等特性。因此当前大多数精密设备中均采用无刷直流电机驱动控制。如计算机硬、软盘驱动,激光打字机棱镜驱动,录像机鼓驱动,CD唱机驱动,医疗诊断CT机,治疗用高速牙钻,卫星上太阳能帆板驱动,仪用通风机等。在工业自动化领域中,目前已应用的高档数控加工设备,已有取代传统结构的直流和交流电机的趋势。另外在一些工业加工设备中也开始推广应用,如工业缝纫机、轻印刷机械、食品加工机械等。值得密切关注的是工业机器人驱动控制,由于这种应用场合对速度、力矩、和定位控制均有要求,无刷电机是首选品种,目前全世界已有100多万台各类机器人,而且每年以高于20%速率增长,对无刷直流电机需求量很大。现代汽车正朝着豪华型方向发展,自动化程度很高,使用众多类型的电动机,其中无刷直流电机在很多难以维修的部件中应用。另外,电动车作为无污染的未来交通工具,受到各国工业界的重视,目前正加大投入,加紧开发,无刷直流电机是最理想的动力源。近年来,无刷直流电机在各类家电产品中均有应用,提高家电产品的自动化程度,使这些家电产品实现省电、多功能、自动控制,如定时,定温,自然调节等,按软件程序工作。无刷直流电机大有取代交流电机在家电产品中应用趋势。
无刷直流电机定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按照一定的极对数组成。当定于绕组的某一相导通时,该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用产生转矩,驱动转子旋转,再由位置传感器将转子的位置信号变换成电信号,去控制电子开关线路,从而使定子各相绕组按照一定的次序导通,定子相电流随转子的位置变化按一定的周期换相。电子开关线路的导通顺序是与转子转角同步的,因而起到了直流电机机械换相器的换相作用。
下面以三相桥式Y连接结构电机为例说明永磁无刷电机的换流过程。
三相桥式Y接电机,每时刻有两相导通,第三相悬空。传统的永磁无刷直流电机的电枢导通顺序由转子的位置信号决定。如图1所示,设开始导通相为A、C相,此时功率管为T1、T6打开,电流由A相流入,由C相流出;此状态维持60度电角度后开始换相,T6关断,T4打开,此时电流由A相流入,由B相流出;此状态维持60度电角度后开始换相,T1关断,T5打开,此时电流由C相流入,由B相流出;此状态维持60度电角度后开始换相,T4关断,T2打开,此时导通相为B、A相,电流由B相流入,由A相流出;此状态维持60电角度后开始换相,T5关断,T3打开,电流由B相流入,由C相流出;此状态维持60度电角度后开始换相,T2关断,T6打开,电流由A相流入,C相流出,到达开始时的状态,形成一个周期。整个过程形成了所谓的三相六拍状态,电流状态由AC、AB、CB、CA、BA、BC、AC形成六个状态,每个状态维持60度电角度。每周期内每相正相导通120度,反相导通120度。
无刷直流电机转子位置传感器有电磁式、光电式、霍尔磁敏式等多种形式。电磁式体积较大,抗干扰能力差;目前已不多用。光电式体积较大、价格昂贵、可靠性较差;霍尔磁敏式体积小,从霍尔元件发展到霍尔IC,可直接输出数字信号,使用比较方便,但霍尔磁敏式传感器往往存在一定程度上的磁不敏感区,造成转子位置误差。
转子位置传感器对于无刷直流电机正常工作具有十分重要的作用,它为电机的换相提供基本换相信息。但位置传感器存在一定的弊端,不仅增加了成本,增加了电机结构的复杂性,而且由于位置传感器的存在,在一些高精度及环境复杂的场合,位置传感器的信号会受到影响,降低系统的性能。无刷直流电机采用无位置传感器控制技术后,不但克服了有位置传感器无刷直流电机的的缺点,还更进一步地拓宽了其应用领域。
无位置传感器控制技术主要通过已经存在的电压或电流信号,经过一定的算法处理,得到转子位置信号,称为间接位置检测法。目前有大量国内外学者从事无位置传感器控制技术的研究,取得了很多研究成果,但对于功率在3kW以上,起动负载动态范围大的无位置传感器控制一直是国内外有待解决的难题之一。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种车用空调压缩机新型电驱动控制系统,解决了无位置无刷直流电机在大功率负载动态范围下平稳起动、转子位置精确定位、以及在负载波动情况下运行效率的优化的问题。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
本发明公开了一种车用空调压缩机新型电驱动控制系统,包括车用空调压缩机采用无位置无刷直流电机,其特征在于:系统包括
一电源电路,为系统内各控制电路提供电源;
一转子位置检测电路,其将输入的电机三相端电压经分压滤波后分别与三个端电压之和进行比较,以获得电机转子的位置信号;
一DSP控制电路,其输入接转子位置检测电路的输出信号,以产生电机控制信号;
一功率驱动控制电路,其控制信号输入接DSP控制电路输出的电机控制信号,以及具有一电机工作电源输入,以产生随PWM变化的电机驱动高压电信号,输出至电机。
系统还包括一电压检测单元,其输入为母线电压,输出由DSP控制电路采样处理,以作为电机外同步起动时调节PWM脉宽比的输入参数;系统还包括一电流检测单元,其输入为母线电流,输出由DSP控制电路采样处理,以作为电机过流保护和电机运行效率优化调节的输入参数。
系统还包括一温度检测单元,其输入为车用空调水冷板上温度电阻两端的电压,输出与DSP控制电路的信号输入端口相连接。
本发明还公开了一种车用空调压缩机新型电驱动控制方法,其特征在于包括以下步骤:系统初始化、电机外同步启动、电机外同步至自同步切换、电机自同步自适应升速、电机转子位置信号解算、电机运行效率优化。
其中所述的系统初始化包括初始化端口,控制字初始化,以及中间变量初始化。
所述的电机外同步启动包括:
转子定位:在系统上电时,设定一任意初始状态,根据检测电压,给定一较小的PWM脉宽,触发脉冲保持一段时间,同时检测电流,当电流超过额定值的3倍,则改变PWM脉宽,使检测电流减小,直至转子位置自动变为初始状态对应值,完成转子定位;
转子定位完成后,根据电压检测值给定一定宽度的调制电压,产生一组触发脉冲,按照一定的步长增加频率;在此阶段通过开环控制即采用一定的占空比控制,并且当频率上升时,一旦发现过流,立即进入下一个换相节拍并且增加上升频率的步长。
所述的电机外同步至自同步切换包括:
当转子位置检测信号满足可靠标准时,进行切换,即控制信号由软件产生切换为由转子位置检测信号产生;
所述的可靠标准为:首先是转子速度大于限定值,并且三相位置检测信号频率与电机给定转速相对应;其次,三相位置检测信号正负脉宽均匀;再次转子检测电路输出的三个比较信号按照规定的序列连续变化;最后,在自同步时,V相比较信号的上跳沿延时30度电角度后即为T3管导通和T1管关断的时刻。
所述的电机自同步自适应升速为:按照一定的步长增加电流,以实现升速;完成升速过程以后,电机达到要求的转速,此时电机采用电流闭环控制。
所述的电机转子位置信号解算中通过以下方法对电机转子位置信号进行滤除噪声:一是加数字滤波器,以滤除短时间的噪声;二是增加前后互锁,即当电机转子位置信号的组合序列与上一次的组合序列不连续,忽略该组合序列,电机绕组的导通状态不变,如果超过最长导通时间则强制换相。
所述的电机运行效率优化为采用适当超前换相以提高电机运行效率。
由于采用了以上的方案,使本发明具备的有益效果在于:使大功率的无位置传感器的电机能在大负载动态范围情况下平稳启动并高效运转,解决了无位置传感器的电机运行控制的难题。
附图说明
图1是无刷直流电机结构原理图;
图2是无位置驱动控制总原理图;
图3是转子位置检测电路;
图4是功率驱动控制电路;
图5、图6是软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
一种车用空调压缩机新型电驱动控制系统,采用无位置无刷直流电机,总原理框图如图2所示,具体连接如下:
1)功率驱动控制电路FO1端口与DSP控制电路的PDPINTB端口相连,提供模块过流过热短路等保护信号;
2)375V电源与功率驱动控制电路的P和N端口相连,为其供电;
3)电源电路的四路15V电源端口J2与功率驱动控制电路电源端口J2相连,为其供电;
4)电源电路的电源端口J1与DSP控制电路的电源端口J1相连,为其供电;
5)位置检测电路输入为给电机供电的U、V、W三根相线的接线点SU、SV、SW和直流母线的负线。输出与DSP控制电路的CAP1、CAP2、CAP3端口相连,为DSP提供位置检测信号;
6)电压检测单元输入为375V电源端口,输出为0~3.75V的模拟信号,与DSP控制电路的AN0端口相连,该信号再由DSP采样处理,变为外同步起动时调节PWM脉宽比;
7)电流检测单元输入为母线电流,输出与DSP控制电路的AN2端口相连,为DSP提供直流母线电流信号,该信号再由DSP采样处理,变为电机的过流保护和基于效率最优化调节的输入参数;
8)DSP控制电路的PW1、PW2、PW3、PW4、PW5、PW6端口与功率驱动控制电路的PM1、PM2、PM3、PM4、PM5、PM6相连,为其提供六路PWM控制信号,这六路信号需要根据电压电流采样、电机转速、电机温度、脉冲宽度和电机数学模型,由控制软件处理;
9)功率驱动控制电路的U、V、W与电机的U、V、W相连,为电机正常运转供电;
10)DSP控制电路的ROM用于存放数据库数据;
11)DSP控制电路的RAM用于存放初始化参数和中间变量。
图2原理框图的控制电路由电源电路、DSP控制电路、功率驱动控制电路、转子位置检测电路、电压检测电路、电流检测电路构成,现描述如下:
1.DSP控制电路
该控制电路主要用于处理转子位置检测电路检测的位置信号。根据处理所得到的位置信号,根据无刷直流电机的控制原理,产生控制信号,对电机实行保护控制的功能,这些功能主要由软件实现。
2.功率驱动控制电路
如图4所示,该控制电路首先利用将DSP控制电路产生的控制信号输入至功率驱动板,经过功率驱动板变换后,产生宽度随PWM变化的高压电信号,驱动功率模块循环导通,使电机运转。
3.转子位置检测电路
该控制电路原理图如图3所示,在原理图中,将U、V、W三相端电压分压滤波后得到幅度在5V以内的电压,将此三个电压与中心点电压进行比较,比较输出的信号连接至DSP控制板的CAP1、CAP2、CAP3口。
一种车用空调压缩机新型电驱动控制方法:
1、电机稳态运行效率优化数据库的建立
电机稳态运行效率优化数据库是利用C语言+汇编语言建立电机在所有可能的速度与转矩情况下,输入与输出映射关系的数据库,此为效率优化运行的基础。
根据无刷直流电机的原理,反电势过零比较信号超前该相管子导通时刻30-α,α为与滤波所引起的相移,与转速n成正比信号;再加上述的超前控制角θ(以霍尔位置信号为基准)是转速n和电流I的非线性函数。那么以反电势过零比较信号为基准的超前角θ’也是电机的转速n和电流I非线性函数,即θ’=f(n,I)。
因此所构建的数据库是以转速n和电流I为输入,超前角θ’为输出。在测量时将此电机放置在试验台上,该试验台必须有测量输入电压、电流以及电机转速和转矩以及计算效率的功能。
每次在电机稳态运行时,根据不同的速度n和电流I,调节超前角θ’,使得效率最高,将这一组数据记录下来。如果改变速度n和电流I,将得到多组数据。这样可以制成两维的表格供控制时查询使用。考虑到此电机的实际运用情况和数据库的容量,设定初始速度为1000rpm,以100rpm为步长,初始电流为1A,以0.5A为步长。
速度可以设定,电流变化可以通过调节负载达到。
2、系统控制方法与软件
系统软件流程图如图5、图6所示,整个软件系统由6个模块构成,即初始化模块外同步启动模块、外同步至自同步切换模块、自同步自适应升速模块、位置信号硬件解算模块、运行效率最优化模块。
在系统软件实现智能控制过程中,需要软件处理的信号为功率驱动板FO端口提供给DSPPDPINTA端口的模块故障信号;位置检测单元输出到DSP控制电路的CAP1、CAP2、CAP3端口的信号;电压检测单元输出到DSP控制电路的AD1信号;电流检测单元输出到DSP控制电路的AD0信号;由软件产生的脉宽调制信号由DSP控制电路PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6输出到功率驱动板的PU、NU、PV、NV、PW、NW。
现对每个模块分别叙述如下:
初始化模块
初始化模块的端口初始化是将DSP的CAP1、CAP2、CAP3端口和DSP的PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6端口设置为基本功能。控制字初始化是对系统配置寄存器、中断标志寄存器、事件管理器控制字进行设置,使DSP具有CAN通讯、AD采集、PWM产生、故障中断功能,系统计时器具有计时功能。
初始化模块的流程图为图5初始化模块部分所示。
外同步起动模块
无位置传感器无刷直流电机控制通常采用“三段式”控制方法,也就是转子定位、他控同步加速运行、自控同步运行这三个阶段。由于反电动势幅值和电机的转速成正比,所以当无刷直流带你机静止或者速度较低时,感应电动势为零或者很小,这时很难通过检测反电动势来获得转子位置,因此必须利用其他方法来对电机转子进行定位和起动,要保证无刷直流电机能够正常起动,避免起动时出现电流过大。本文采用基于自适应升速的起动方法。
起动方法如下:
1、在系统上电开始时,设定一任意初始状态,根据检测电压,给定一较小的脉宽,触发脉冲保持不变一段时间,同时检测电流值,如果电流值超过额定值的3倍,则改变PWM脉宽,使检测电流减小,这样经过一段时间后,转子位置会自动变为初始状态对应的值。在转子定位过程中,PWM脉宽一般为3~6%;
2、转子定位完成后,根据电压检测值给定一定宽度的调制电压,利用软件产生一组触发脉冲,按照一定的步长增加电压和频率(转速)。在这个阶段由于转子的位置信号比较复杂,这是由于速度不稳定所引起的。要解决这个问题必须采用恰当的控制策略,这时可以通过开环控制即采用一定的占空比控制来实现。但这样遇到的问题是,每一相的导通时刻与转子的实际位置不匹配,往往造成滞后,使得电流出现过流现象,因此必须采用智能的控制方法来控制外同步的升速频率。可行的方法是当频率上升时,一旦发现过流,立即进入下一个换相节拍并且增加上升频率的步长。
外同起动模块的流程图为图5外同步起动模块部分所示。
外同步至自同步切换模块
如外同步起动模块所述,在转子定位和他空同步升速运行的阶段,控制信号由软件产生,而无位置传感器无刷直流电机要提高效率,就需要转化到自控同步运行状态,在该阶段,控制指令需要由转子位置检测信号得到,因此需要在确保转子位置检测信号可靠稳定的情况下切换,当转子位置信号满足可靠标准时,切换开始,即由控制信号由软件产生变为由转子位置检测信号确定。
所述的切换模块能自动寻找最佳的切换点。在切换之前,必须满足四个条件,才能保证电机平稳切换。首先是转子速度大于某个限定值,并且三相位置检测信号频率与电机给定转速相对应,这是为了保证反电势的稳定;其次,三相位置检测信号正负脉宽均匀;再次,转子检测电路输出的三个比较信号必须按照规定的序列连续变化;最后,在自同步时,V相比较信号的上跳沿延时30度电角度后即为T3管导通和T1管关断的时刻。在外同步状态下,为了保证切换时电机的平稳性,必须保证V相的转子位置信号的上跳沿与T1管的关端时刻的时间差δ,必须满足(δ-30)/T<β,其中β为小于1的常数,T为60电角度。这第四个条件即为外同步方式至自同步方式的最佳切换点。
当切换成功后,控制指令需要由转子位置检测信号得到,因此需要对位置检测信号进行处理,以滤除噪声,得到可靠准确的转子位置信号。
外同步至自同步切换模块的流程图为图5切换模块部分所示。
自同步自适应升速模块
自同步自适应升速直接关系到运行的稳定性,由于电机的运行负载不是可以精确估算的,在控制过程中必须采用自适应技术以达到平稳起动和效率最优的平衡。具体来讲,如果升速过快,意味着需要大电流的注入,效率会降低;如果注入的电流不够,升速过程会变得缓慢。因此按照每次运行过程记录的数据(电流与转速之间的关系),按照一定的步长增加或减少电流的指令,可以实现升速过程的最优效率控制,完成升速过程以后,电机达到要求的转速,电机平稳运转,这时电机的控制采用电流闭环。
自同步自适应升速模块的流程图为图6自同步自适应升速模块部分所示。
位置信号解算模块
在正常的自同步运行方式下,电机转子位置信号Sw、Sv、Su的组合有其规定的变化,即按照特定的变化规律连续变化。由于电磁环境的影响,会对转子测量电路造成干扰,这样在Sw、Sv、Su电平中会有干扰脉冲。本文采取两种方法进行滤除噪声。一是加数字滤波器,将短时间的毛刺滤掉;二是增加前后互锁的方法,如果这次Sw、Sv、Su的组合序列与上一次的组合序列不连续,那么可以把这个组合状态忽略掉,电机绕组的导通状态不变。但此时必须考虑每个管子的最长导通时间,如果超过最长导通时间则强制换相。
位置信号解算模块的流程图为图6位置信号解算模块部分所示。
运行效率优化模块
当电机稳态运行时,在一般控制中如果不采用效率控制,根据位置传感器的位置进行换相。事实上按照确定的位置换相并不是运行效率最高的。根据我们的分析在不同的转速和电流下,适当超前换相可以提高效率。由于电机是一个非线性负载,需要运用自学习的方法。具体方法是:记录每一次的电流和加速度,以每安培的加速度做参考值进行优化。记录不同的转速、不同的电流时的位置超前角度数据,做成表格,以供控制使用。考虑到无位置控制时,反电势过零点延时30-α才是管子导通的时刻,理论上α与转速n成正比,所以以反电势过零点为基准的超前角θ’,即θ’=f(I,n),I是母线电流,n为电机转速。
运行效率优化模块的流程图为图6运行效率优化模块所示。
该无刷直流电机的主要参数如下:工作电压335~410V,额定转速6000rpm,额定负载5Nm,额定电流10A,电机额定输出功率3.0kW。
电动汽车空调无位置无刷直流电机控制系统,控制效果如下所述:
1.电机可以在0~10Nm负载范围内负载随意波动情况下可靠起动;
2.电机起动电流小于额定电流;
3.电机起动无失步现象;
4.电机调速范围为800~6400rpm;
5.在额定负载额定转速下电机控制效率高达90%,整个调速范围控制效率不低于87%;
6.电机三根电源线随意接线,均可以正常运转;
7.控制系统具有自适应功能,可以有效抑制各种干扰;
8.控制系统具有自保护功能,在系统死机时可以停机保护。
Claims (10)
1、车用空调压缩机新型电驱动控制系统,包括车用空调压缩机采用无位置无刷直流电机,其特征在于:系统包括
一电源电路,为系统内各控制电路提供电源;
一转子位置检测电路,其将输入的电机三相端电压经分压滤波后分别与三个端电压之和进行比较,以获得电机转子的位置信号;
一DSP控制电路,其输入接转子位置检测电路的输出信号,以产生电机控制信号;
一功率驱动控制电路,其控制信号输入接DSP控制电路输出的电机控制信号,以及具有一电机工作电源输入,以产生随PWM变化的电机驱动高压电信号,输出至电机。
2、根据权利要求1所述的车用空调压缩机新型电驱动控制系统,其特征在于:系统还包括一电压检测单元,其输入为母线电压,输出由DSP控制电路采样处理,以作为电机外同步起动时调节PWM脉宽比的输入参数;系统还包括一电流检测单元,其输入为母线电流,输出由DSP控制电路采样处理,以作为电机过流保护和电机运行效率优化调节的输入参数。
3、根据权利要求1所述的车用空调压缩机新型电驱动控制系统,其特征在于:系统还包括一温度检测单元,其输入为车用空调水冷板上温度电阻两端的电压,输出与DSP控制电路的信号输入端口相连接。
4、车用空调压缩机新型电驱动控制方法,其特征在于包括以下步骤:系统初始化、电机外同步启动、电机外同步至自同步切换、电机自同步自适应升速、电机转子位置信号解算、电机运行效率优化。
5、根据权利要求4所述的车用空调压缩机新型电驱动控制方法,其特征在于:所述的系统初始化包括初始化端口,控制字初始化,以及中间变量初始化。
6、根据权利要求4所述的车用空调压缩机新型电驱动控制方法,其特征在于:所述的电机外同步启动包括:
转子定位:在系统上电时,设定一任意初始状态,根据检测电压,给定一较小的PWM脉宽,触发脉冲保持一段时间,同时检测电流,当电流超过额定值的3倍,则改变PWM脉宽,使检测电流减小,直至转子位置自动变为初始状态对应值,完成转子定位;
转子定位完成后,根据电压检测值给定一定宽度的调制电压,产生一组触发脉冲,按照一定的步长增加频率;在此阶段通过开环控制即采用一定的占空比控制,并且当频率上升时,一旦发现过流,立即进入下一个换相节拍并且增加上升频率的步长。
7、根据权利要求4所述的车用空调压缩机新型电驱动控制方法,其特征在于:所述的电机外同步至自同步切换包括:
当转子位置检测信号满足可靠标准时,进行切换,即控制信号由软件产生切换为由转子位置检测信号产生;
所述的可靠标准为:首先是转子速度大于限定值,并且三相位置检测信号频率与电机给定转速相对应;其次,三相位置检测信号正负脉宽均匀;再次转子检测电路输出的三个比较信号按照规定的序列连续变化;最后,在自同步时,V相比较信号的上跳沿延时30度电角度后即为T3管导通和T1管关断的时刻。
8、根据权利要求4所述的车用空调压缩机新型电驱动控制方法,其特征在于:所述的电机自同步自适应升速为:按照一定的步长增加电流,以实现升速;完成升速过程以后,电机达到要求的转速,此时电机采用电流闭环控制。
9、根据权利要求4所述的车用空调压缩机新型电驱动控制方法,其特征在于:所述的电机转子位置信号解算中通过以下方法对电机转子位置信号进行滤除噪声:一是加数字滤波器,以滤除短时间的噪声;二是增加前后互锁,即当电机转子位置信号的组合序列与上一次的组合序列不连续,忽略该组合序列,电机绕组的导通状态不变,如果超过最长导通时间则强制换相。
10、根据权利要求4所述的车用空调压缩机新型电驱动控制方法,其特征在于:所述的电机运行效率优化为采用适当超前换相以提高电机运行效率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2007100407959A CN101051806A (zh) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 车用空调压缩机新型电驱动控制系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2007100407959A CN101051806A (zh) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 车用空调压缩机新型电驱动控制系统及方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101051806A true CN101051806A (zh) | 2007-10-10 |
Family
ID=38783040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNA2007100407959A Pending CN101051806A (zh) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 车用空调压缩机新型电驱动控制系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101051806A (zh) |
Cited By (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101599731A (zh) * | 2008-04-24 | 2009-12-09 | 阿斯莫有限公司 | 无刷电动机控制装置及无刷电动机 |
CN102270962A (zh) * | 2011-07-26 | 2011-12-07 | 合肥科瑞电子有限责任公司 | 大功率高速直流无刷电动机控制器的驱动方法 |
CN102386819A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-03-21 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种永磁同步电机无传感器控制系统 |
CN102497144A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-06-13 | 北京动力机械研究所 | 基于硬件比较采集过零点的直流无刷电机驱动控制装置 |
CN102497142A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-06-13 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种永磁同步电机的启动方法 |
CN102522931A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-27 | 中科圣宝荷(厦门)新材料科技有限公司 | 五相无刷直流电机节能自动变档控制方法 |
CN101745917B (zh) * | 2008-12-10 | 2012-08-29 | 库卡实验仪器有限公司 | 工业机器人及工业机器人的驱动方法 |
CN101852471B (zh) * | 2009-04-02 | 2012-09-19 | 欧威尔空调科技(中国)有限公司 | 一种空调控制器向总线加载电源的方法及控制器 |
CN102835073A (zh) * | 2010-02-01 | 2012-12-19 | 霍弗·霍斯贝克及弗斯特两合公司 | 快速传感器系统的方法 |
CN102904499A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-30 | 无锡日冠机电制造有限公司 | 一种通用型电机控制器 |
CN101753077B (zh) * | 2009-12-29 | 2013-02-13 | 何伟斌 | 无转子传感器电机驱动器及具有该驱动器的车辆 |
CN101567655B (zh) * | 2008-04-24 | 2013-02-20 | 迈为电子技术(上海)有限公司 | 电动车驱动用ipm电机的控制方法 |
WO2013029384A1 (zh) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | 大洋电机新动力科技有限公司 | 一种分层多核结构的电机控制器及其控制方法 |
CN103248294A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-08-14 | 天津大学 | 无位置传感器直流无刷电机双闭环调速控制方法 |
CN103595311A (zh) * | 2012-08-13 | 2014-02-19 | 拉碧斯半导体株式会社 | 半导体装置、电子设备以及控制信号生成方法 |
CN104092417A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-08 | 英特格灵芯片(天津)有限公司 | 电机转子位置信号的自适应处理方法、装置和控制系统 |
CN104121173A (zh) * | 2013-04-23 | 2014-10-29 | 广东美的制冷设备有限公司 | 一种空调的压缩机的控制方法和控制装置 |
CN104579058A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 江西清华泰豪三波电机有限公司 | 查表跳转区间实现单相同步发电机绕组快速切换的方法 |
CN105186949A (zh) * | 2014-05-27 | 2015-12-23 | 美蓓亚株式会社 | 电机驱动控制方法以及电机驱动控制装置 |
CN105201865A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 江门市地尔汉宇电器股份有限公司 | 电子控制的u形铁芯单相永磁同步电动机驱动的离心泵 |
CN105811852A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-07-27 | 广州智光节能有限公司 | 永磁同步电机的效率提升装置及方法 |
CN105827163A (zh) * | 2015-01-22 | 2016-08-03 | 美蓓亚株式会社 | 电机电流控制装置以及电机电流控制方法 |
CN106100488A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-09 | 上海金脉电子科技有限公司 | 低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法 |
CN106208848A (zh) * | 2015-05-27 | 2016-12-07 | 美蓓亚株式会社 | 电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法 |
CN106253772A (zh) * | 2015-06-05 | 2016-12-21 | 美蓓亚株式会社 | 马达驱动控制装置以及马达驱动控制方法 |
CN106374788A (zh) * | 2015-07-20 | 2017-02-01 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于永磁激励的同步电动机的控制装置 |
CN106647484A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-10 | 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 | 一种空调电机控制系统及方法 |
CN107658850A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-02 | 核工业理化工程研究院 | 高转速直流无刷电机的升速保护装置及控速方法 |
CN107681930A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-02-09 | 西北工业大学 | 一种无刷直流电机无位置传感器转子位置校正方法 |
WO2019023830A1 (zh) * | 2017-07-31 | 2019-02-07 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 一种电机转子磁极位置确定装置及方法 |
CN109340990A (zh) * | 2017-07-31 | 2019-02-15 | 广东美的制冷设备有限公司 | 空调器压缩机启动时间的检测方法 |
CN110995103A (zh) * | 2018-10-03 | 2020-04-10 | 茂达电子股份有限公司 | 自动检测马达转子起始位置的装置及方法 |
CN111262494A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-09 | 北京环卫集团环卫装备有限公司 | 永磁同步电机的控制方法、装置、存储介质以及处理器 |
CN111341019A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-26 | 浙江工业大学 | 一种螺旋推送式自动售货机出货机构的定位及控制方法 |
CN112413813A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种故障重启控制方法、装置及空调设备 |
CN112491310A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-12 | 北京信息科技大学 | 一种具有大惯量转子的无刷直流电机无传感器起动方法 |
CN113162494A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-23 | 华中科技大学 | 一种无刷双馈感应发电机效率优化控制方法及系统 |
CN115913037A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-04-04 | 广州擎天实业有限公司 | 一种交流励磁系统的电流调节器的设计方法及装置 |
-
2007
- 2007-05-17 CN CNA2007100407959A patent/CN101051806A/zh active Pending
Cited By (61)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101567655B (zh) * | 2008-04-24 | 2013-02-20 | 迈为电子技术(上海)有限公司 | 电动车驱动用ipm电机的控制方法 |
CN101599731B (zh) * | 2008-04-24 | 2012-10-03 | 阿斯莫有限公司 | 无刷电动机控制装置及无刷电动机 |
CN101599731A (zh) * | 2008-04-24 | 2009-12-09 | 阿斯莫有限公司 | 无刷电动机控制装置及无刷电动机 |
CN101745917B (zh) * | 2008-12-10 | 2012-08-29 | 库卡实验仪器有限公司 | 工业机器人及工业机器人的驱动方法 |
CN101852471B (zh) * | 2009-04-02 | 2012-09-19 | 欧威尔空调科技(中国)有限公司 | 一种空调控制器向总线加载电源的方法及控制器 |
CN101753077B (zh) * | 2009-12-29 | 2013-02-13 | 何伟斌 | 无转子传感器电机驱动器及具有该驱动器的车辆 |
CN102835073A (zh) * | 2010-02-01 | 2012-12-19 | 霍弗·霍斯贝克及弗斯特两合公司 | 快速传感器系统的方法 |
CN102835073B (zh) * | 2010-02-01 | 2017-05-03 | 霍弗·霍斯贝克及弗斯特两合公司 | 快速传感器系统的方法 |
US9197440B2 (en) | 2010-02-01 | 2015-11-24 | Huf Hulsbeck & Furst Gmbh & Co. Kg | Method for a fast sensor system |
CN102270962A (zh) * | 2011-07-26 | 2011-12-07 | 合肥科瑞电子有限责任公司 | 大功率高速直流无刷电动机控制器的驱动方法 |
CN102270962B (zh) * | 2011-07-26 | 2013-08-14 | 合肥科瑞电子有限责任公司 | 大功率高速直流无刷电动机控制器的驱动方法 |
WO2013029384A1 (zh) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | 大洋电机新动力科技有限公司 | 一种分层多核结构的电机控制器及其控制方法 |
CN102497144A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-06-13 | 北京动力机械研究所 | 基于硬件比较采集过零点的直流无刷电机驱动控制装置 |
CN102522931A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-06-27 | 中科圣宝荷(厦门)新材料科技有限公司 | 五相无刷直流电机节能自动变档控制方法 |
CN102522931B (zh) * | 2011-12-12 | 2014-04-09 | 中科圣宝荷(厦门)新材料科技有限公司 | 五相无刷直流电机节能自动变档控制方法 |
CN102497142A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-06-13 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种永磁同步电机的启动方法 |
CN102386819A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-03-21 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种永磁同步电机无传感器控制系统 |
CN103595311A (zh) * | 2012-08-13 | 2014-02-19 | 拉碧斯半导体株式会社 | 半导体装置、电子设备以及控制信号生成方法 |
CN103595311B (zh) * | 2012-08-13 | 2018-02-06 | 拉碧斯半导体株式会社 | 半导体装置、电子设备以及控制信号生成方法 |
CN102904499A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-30 | 无锡日冠机电制造有限公司 | 一种通用型电机控制器 |
CN104121173A (zh) * | 2013-04-23 | 2014-10-29 | 广东美的制冷设备有限公司 | 一种空调的压缩机的控制方法和控制装置 |
CN103248294B (zh) * | 2013-04-28 | 2015-09-23 | 天津大学 | 无位置传感器直流无刷电机双闭环调速控制方法 |
CN103248294A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-08-14 | 天津大学 | 无位置传感器直流无刷电机双闭环调速控制方法 |
CN105186949B (zh) * | 2014-05-27 | 2018-06-29 | 美蓓亚株式会社 | 电机驱动控制方法以及电机驱动控制装置 |
CN105186949A (zh) * | 2014-05-27 | 2015-12-23 | 美蓓亚株式会社 | 电机驱动控制方法以及电机驱动控制装置 |
CN104092417B (zh) * | 2014-06-30 | 2016-08-24 | 英特格灵芯片(天津)有限公司 | 电机转子位置信号的自适应处理方法、装置和控制系统 |
CN104092417A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-10-08 | 英特格灵芯片(天津)有限公司 | 电机转子位置信号的自适应处理方法、装置和控制系统 |
CN104579058B (zh) * | 2014-12-30 | 2017-10-31 | 江西清华泰豪三波电机有限公司 | 查表跳转区间实现单相同步发电机绕组快速切换的方法 |
CN104579058A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 江西清华泰豪三波电机有限公司 | 查表跳转区间实现单相同步发电机绕组快速切换的方法 |
CN105827163A (zh) * | 2015-01-22 | 2016-08-03 | 美蓓亚株式会社 | 电机电流控制装置以及电机电流控制方法 |
CN105827163B (zh) * | 2015-01-22 | 2018-09-07 | 美蓓亚株式会社 | 电机电流控制装置以及电机电流控制方法 |
CN106208848A (zh) * | 2015-05-27 | 2016-12-07 | 美蓓亚株式会社 | 电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法 |
CN106208848B (zh) * | 2015-05-27 | 2018-12-07 | 美蓓亚株式会社 | 电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法 |
CN106253772A (zh) * | 2015-06-05 | 2016-12-21 | 美蓓亚株式会社 | 马达驱动控制装置以及马达驱动控制方法 |
CN106253772B (zh) * | 2015-06-05 | 2018-09-04 | 美蓓亚株式会社 | 马达驱动控制装置以及马达驱动控制方法 |
CN106374788B (zh) * | 2015-07-20 | 2022-08-02 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于永磁激励的同步电动机的控制装置 |
CN106374788A (zh) * | 2015-07-20 | 2017-02-01 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于永磁激励的同步电动机的控制装置 |
CN105201865A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 江门市地尔汉宇电器股份有限公司 | 电子控制的u形铁芯单相永磁同步电动机驱动的离心泵 |
CN105811852A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-07-27 | 广州智光节能有限公司 | 永磁同步电机的效率提升装置及方法 |
CN105811852B (zh) * | 2016-05-03 | 2018-12-25 | 广州智光节能有限公司 | 永磁同步电机的效率提升装置及方法 |
CN106100488A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-09 | 上海金脉电子科技有限公司 | 低功率永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法 |
CN106647484B (zh) * | 2016-12-13 | 2019-02-01 | 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 | 一种空调电机控制系统及方法 |
CN106647484A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-10 | 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 | 一种空调电机控制系统及方法 |
CN110832768A (zh) * | 2017-07-31 | 2020-02-21 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 一种电机转子磁极位置确定装置及方法 |
WO2019023830A1 (zh) * | 2017-07-31 | 2019-02-07 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 一种电机转子磁极位置确定装置及方法 |
CN109340990A (zh) * | 2017-07-31 | 2019-02-15 | 广东美的制冷设备有限公司 | 空调器压缩机启动时间的检测方法 |
CN110832768B (zh) * | 2017-07-31 | 2023-03-24 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 一种电机转子磁极位置确定装置及方法 |
CN107681930A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-02-09 | 西北工业大学 | 一种无刷直流电机无位置传感器转子位置校正方法 |
CN107658850A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-02 | 核工业理化工程研究院 | 高转速直流无刷电机的升速保护装置及控速方法 |
CN110995103A (zh) * | 2018-10-03 | 2020-04-10 | 茂达电子股份有限公司 | 自动检测马达转子起始位置的装置及方法 |
CN110995103B (zh) * | 2018-10-03 | 2022-04-12 | 茂达电子股份有限公司 | 自动检测马达转子起始位置的装置及方法 |
CN111341019A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-26 | 浙江工业大学 | 一种螺旋推送式自动售货机出货机构的定位及控制方法 |
CN111262494A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-09 | 北京环卫集团环卫装备有限公司 | 永磁同步电机的控制方法、装置、存储介质以及处理器 |
CN111262494B (zh) * | 2020-03-12 | 2022-04-01 | 北京环卫集团环卫装备有限公司 | 永磁同步电机的控制方法、装置、存储介质以及处理器 |
CN112413813A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种故障重启控制方法、装置及空调设备 |
CN112491310B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-06-17 | 北京信息科技大学 | 一种具有大惯量转子的无刷直流电机无传感器起动方法 |
CN112491310A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-12 | 北京信息科技大学 | 一种具有大惯量转子的无刷直流电机无传感器起动方法 |
CN113162494B (zh) * | 2021-03-18 | 2022-05-20 | 华中科技大学 | 一种无刷双馈感应发电机效率优化控制方法及系统 |
CN113162494A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-23 | 华中科技大学 | 一种无刷双馈感应发电机效率优化控制方法及系统 |
CN115913037A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-04-04 | 广州擎天实业有限公司 | 一种交流励磁系统的电流调节器的设计方法及装置 |
CN115913037B (zh) * | 2022-10-12 | 2023-09-26 | 广州擎天实业有限公司 | 一种交流励磁系统的电流调节器的设计方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101051806A (zh) | 车用空调压缩机新型电驱动控制系统及方法 | |
CN109995304B (zh) | 一种基于调节pwm载波频率降低开关磁阻电机噪声的方法 | |
CN1279688C (zh) | 同步电机的速度控制装置 | |
CN1228912C (zh) | 电机驱动装置及使用它的电机 | |
CN102969957B (zh) | 一种直流变频空调压缩机的启动控制方法 | |
US6646407B2 (en) | Electric motor control having DC-DC converter and method of using same | |
CN101682280B (zh) | 电动机驱动装置、电动机装置和集成电路装置 | |
Jiang et al. | Commutation torque ripple suppression strategy for brushless DC motors with a novel noninductive boost front end | |
US8716983B2 (en) | Vehicle-use electric rotating machine | |
CN1284295C (zh) | 无位置无刷直流电机控制电路及其智能控制方法 | |
CN1669209A (zh) | 具有使用空间矢量技术的单个电流传感器的电动机驱动控制 | |
JP2010035260A (ja) | インバータ発電機 | |
KR101973925B1 (ko) | 모터 구동 장치 | |
US8410733B2 (en) | Wound field synchronous motor drive | |
CN103427730A (zh) | 永磁无刷直流电机转矩脉动抑制系统及方法 | |
JP6345135B2 (ja) | モータ駆動装置 | |
CN102751921B (zh) | 一种开关磁阻电动机绕组电流波形的控制方法 | |
Macahig | A 6-wire 3-phase inverter topology for improved BLDC performance and harmonics | |
Kim et al. | DSP-based high-speed sensorless control for a brushless DC motor using a DC link voltage control | |
CN113300653A (zh) | 一种基于滞环优化策略的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统及方法 | |
JP6462821B2 (ja) | モータ駆動装置 | |
CN211981785U (zh) | 用于厨师机的直流无刷电机驱动系统和直流无刷电机 | |
JP2008043048A (ja) | モータ駆動用インバータ制御装置 | |
CN202197243U (zh) | 一种直流无刷电机控制器 | |
JP2012005231A (ja) | 単相交流同期モータおよびその制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |