專利名稱：一種降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直流電機控制方法，具體來說涉及一種降低五相無刷直流電機脈 動電流的控制方法。
背景技術：
與現(xiàn)有的三相無刷直流電機相比，五相無刷直流電機可以使電機的繞組利用率由 66. 7%提高到80%，電機的功率密度大大提高，低速運轉時的轉矩提高了 20%以上，換相 時的最大轉矩脈動減少為額定轉矩的25%。同時，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)品的可靠性得到進一步提高。在五相無刷直流電機中，五個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，在運轉過程中有四相繞組同時導通，采用如說明書附 圖1中的導通邏輯，若A、B兩相電流從控制器流出，并流入電機，則C、D、E中必有兩相電流 從電機流出，并流入控制相線，依此類推。根據(jù)電機的工作原理，假定各相繞組產(chǎn)生反電勢 分別記作ea，eb, ec, ed, ee,由于每相繞組的反電勢在導通的144°期間是變化的，且由于位 置的原因可知在同一時刻反電勢ea，eb, ec, ed, ee均不相等，同時因橋臂開關導通時電流可 以反向流動，在繞組間就產(chǎn)生了環(huán)流，該環(huán)流與電機的繞組電流疊加形成繞組內的實際電 流如說明書附圖2，各相電流均發(fā)生了較大的變化。五相無刷直流電機有五個霍爾，采用十狀態(tài)、“五、四”方式運行時，在每相繞組上 會形成脈動電流，環(huán)流的存在改變了相電流的波形，即產(chǎn)生了脈動電流，特別是在空載的時 候，由于反電勢較高，產(chǎn)生的環(huán)流也較大，甚至改變了電流的方向，使得電機的轉矩產(chǎn)生了 很大的脈動，這種脈動電流隨著電機轉速的增加而增加，在電機達到空載轉速時候最大，使 電機產(chǎn)生了明顯的噪音和脈動轉矩，降低了電機的運行效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，該控制 方法能夠達到減少環(huán)流、減少轉矩脈動和噪音、提高工作效率。本發(fā)明的目的可通過以下的技術措施來實現(xiàn)—種降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，對所述五相無刷直流電機的原 始的運行狀態(tài)的每個狀態(tài)后面依次插入一個新的運行狀態(tài)，所述新的運行狀態(tài)為某個原始 的運行狀態(tài)的4個開通橋臂開關中其中一個橋臂開關關斷，另外三個橋臂開關仍然開通的 運行狀態(tài)。所述五相無刷直流電機的原始的運行狀態(tài)共有10個，且共插入10個新的運行狀態(tài)。所述五相無刷直流電機的10個原始的運行狀態(tài)為狀態(tài)1 :A上、E上、B下、C下開通；狀態(tài)2 :A上、E上、C下、D下開通;
狀態(tài)3 :A上、B上、C下、D下開通;狀態(tài)4 :A上、B上、D下、E下開通;狀態(tài)5 :B上、C上、D下、E下開通；狀態(tài)6 :B上、C上、A下、E下開通；狀態(tài)7 :C上、D上、A下、E下開通；狀態(tài)8 :C上、D上、A下、B下開通；狀態(tài)9 :D上、E上、A下、B下開通；狀態(tài)10 :D上、E上、B下、C下開通；對所述10個原始運行狀態(tài)所插入的10個新的運行狀態(tài)時，則依次提前關斷所述 10個原始運行狀態(tài)中的以下橋臂開關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個新的運行狀態(tài)狀態(tài)1-2 :Β下關斷，A上、E上、C下開通；狀態(tài)2-3 :Ε上關斷，A上、CT、Dt開通；狀態(tài)3-4 :CT關斷，A上、B上、Dt開通；狀態(tài)4-5=AΒ 上、D下、E下開通
狀態(tài)5-6:DΒ 上、C上、E下開通
狀態(tài)6-7:BG 上、A下、E下開通
狀態(tài)7-8:EG上、D上、A下開通
狀態(tài)8-9:CD 上、A下、B下開通狀態(tài)9-10 :A下關斷，D上、E上、B下開通；狀態(tài)10-1 :D上關斷，E上、B下、C下開通；其中，A、B、C、D、E分別為所述五相無刷直流電機的五相繞組，A±、B±、C±、D±、E ±分別為所述五相繞組全橋開關回路的上橋橋臂開關^^8^(^、0〒工〒分別為所述五相 繞組全橋開關回路的下橋橋臂開關。所述插入的新的運行狀態(tài)的運行時間為t，其中t為所述設定的新的運行狀態(tài)中 提前關斷的橋臂開關的提前關斷時間。所述提前關斷時間為環(huán)流峰值減少為相電流平均值10%以內的最小提前關斷時 間值?；蛘咭部赏ㄟ^試驗確定，選取若干個關斷時間進行測試，并根據(jù)脈動電流進行判斷， 選取能夠使繞組脈動電流最低的最小時間t作為最后確定的提前關斷時間。本發(fā)明的降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法具有以下有益效果本發(fā)明 通過改變每相繞組導通時間，即改變提前關斷時間t的控制方法，使得插入的10個新的運 行狀態(tài)和原始的10個運行狀態(tài)依次運行，能夠使五相無刷直流電機的繞組脈動電流大幅 降低，降低了電機運行噪音，尤其是電機空載時的噪音降低的非常明顯，同時減少了轉矩脈 動，并提高了系統(tǒng)運行效率。


圖1是使用本方法前普通五相控制器的脈動電流波形圖；圖2是使用本方法后五相控制器的脈動電流波形；圖3是脈動電流在平均電流一倍時電流波形圖4是脈動電流在平均電流50 %時電流波形圖；圖5是脈動電流在平均電流10 %時電流波形圖。
具體實施例方式下面結合附圖和測試實例對本發(fā)明作進一步的描述。普通五相控制器的10個運行狀態(tài)及橋臂開關開通方式的狀態(tài)列表如下面表1所 示，現(xiàn)有五相無刷電機控制器的開通方式是五相10狀態(tài)，因為反電勢不平衡，相電流的波 形如圖1所示，出現(xiàn)了較大的脈動，在空載時特別明顯。
權利要求
一種降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，其特征在于對所述五相無刷直流電機的原始的運行狀態(tài)的每個狀態(tài)后面依次插入一個新的運行狀態(tài)，所述新的運行狀態(tài)為某個原始的運行狀態(tài)的四個開通橋臂開關中其中一個橋臂開關關斷，另外三個橋臂開關仍然開通的運行狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求1所述的降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，其特征在于 所述五相無刷直流電機的原始的運行狀態(tài)共有十個，且共插入十個新的運行狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求2所述的降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，其特征在于 所述五相無刷直流電機的十個原始的運行狀態(tài)為狀態(tài)1 :A上、E上、B下、C下開通； 狀態(tài)2 :A上、E上、C下、D下開通； 狀態(tài)3 :A上、B上、C下、D下開通； 狀態(tài)4 :A上、B上、D下、E下開通； 狀態(tài)5 :B上、C上、D下、Et開通； 狀態(tài)6 :B上、C上、A下、Et開通； 狀態(tài)7:C 上、U上、Λ下、L·下 開通； 狀態(tài)8:C 上、U上、Λ下、_D下 開通； 狀態(tài)9 :D上、E上、A下、B下開通； 狀態(tài)10 :D上、E上、B下、C下開通；對所述十個原始運行狀態(tài)所插入的十個新的運行狀態(tài)時，則依次提前關斷所述十個原 始運行狀態(tài)中的以下橋臂開關出〒3±、(^、4±、0^8±工^(±^^0±，從而形成十個新 的運行狀態(tài)狀態(tài)1-2 :B下關斷，A上、E上、C下開通； 狀態(tài)2-3 :E上關斷，A上、C下、D下開通； 狀態(tài)3-4 :C下關斷，A上、B上、D下開通； 狀態(tài)4-5 :A上關斷，B上、D下、E下開通； 狀態(tài)5-6 :D下關斷，B上、C上、E下開通； 狀態(tài)6-7 :B上關斷， L上、Λ下、L·下 開通； 狀態(tài)7-8 :ΕΤ關斷， L上、U上、Λ下 開通； 狀態(tài)8-9 :C上關斷，D上、A下、B下開通； 狀態(tài)9-10 :A下關斷，D上、E上、B下開通； 狀態(tài)10-1 :D上關斷，E上、B下、C下開通；其中，A、B、C、D、E分別為所述五相無刷直流電機的五相繞組，A±、B±、C±、D±、E±分別 為所述五相繞組全橋開關回路的上橋橋臂開關，AT、BT、CT、DT、ET*別為所述五相繞組全 橋開關回路的下橋橋臂開關。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，其特 征在于所述插入的新的運行狀態(tài)的運行時間為t，其中t為所述設定的新的運行狀態(tài)中提 前關斷的橋臂開關的提前關斷時間。
5.根據(jù)權利要求4所述的降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，其特征在于 所述提前關斷時間為環(huán)流峰值減少為相電流平均值10%以內的最小提前關斷時間值。
6.根據(jù)權利要求4所述的降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，其特征在于 所述提前關斷時間的選取過程為用若干個關斷時間進行測試，并根據(jù)脈動電流進行判斷， 選取能夠使繞組脈動電流最低的最小時間t作為最后確定的提前關斷時間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低五相無刷直流電機脈動電流的控制方法，該方法對所述五相無刷直流電機的原始的運行狀態(tài)的每個狀態(tài)后面依次插入一個新的運行狀態(tài)，所述新的運行狀態(tài)為某個原始的運行狀態(tài)的四個開通橋臂開關中其中一個橋臂開關關斷，另外三個橋臂開關仍然開通的運行狀態(tài)。本發(fā)明通過改變每相繞組導通時間，即改變提前關斷時間t的控制方法，使得插入的十個新的運行狀態(tài)和原始的十個運行狀態(tài)依次運行，能夠使五相無刷直流電機的繞組脈動電流大幅降低，降低了電機運行噪音，尤其是電機空載時的噪音降低的非常明顯，同時減少了轉矩脈動，并提高了系統(tǒng)運行效率。
文檔編號H02P6/10GK101986548SQ20101052651
公開日2011年3月16日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權日2010年10月29日
發(fā)明者馮建輝, 李宇, 陳黎明 申請人:中國電器科學研究院;廣州擎天實業(yè)有限公司