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申请/专利权人：湖南大学

摘要：本发明公开了一种提高无刷直流电机运行效率的控制方法，包括硬件实时采集三相电压与电流数据、在MCU里使用软件构造新型滑模观测器，获取电机的线反电动势等过程；本发明借助改进的滑模观测器降低了抖振，提高了反电动势精度，在静止坐标系下推导出反映换相误差的输出参数，采用PI调节器的方式，闭环控制补偿电机的换相角度误差，不仅提高了控制系统的鲁棒性，而且降低了工程的复杂性，不同工况下PI调节器能自适应输出不同的角度补偿值，同时本发明的实施方案清晰表明了采用该方式能提高电机效率，降低输出电流，降低转矩脉动的效果，本发明具有提高无刷直流电机运行效率的优点。

主权项：1.一种提高无刷直流电机运行效率的控制方法，其特征在于，包括：硬件实时采集三相电压与电流数据；在MCU里使用软件构造新型滑模观测器，获取电机的线反电动势；根据电机的线反电动势确定标准的换相切换点，并根据线反电动势两个过零点确定电机的一个标准换相周期；滑模观测器输出的线反电动势经过处理和采集的相电流坐标变换到同一静止坐标系下，经过处理后输出等效角度差值；将等效角度差值在一个换相周期内处理输出到一个PI调节器中，PI调节器的输出作为下一周期换相角度的补偿；通过若干个周期的自适应补偿，PI调节器会输出一个稳定值，最终输出补偿角即为该工况下的最优超前补偿角；为了降低方案实施的复杂性，将获取到的线电压、电流信号在MCU中采用滑模观测器观测电机的线反电动势，传统滑模观测器采用符号函数sgns观测反电动势，会引入抖振和不连续的高频信号，对电机换相点的准确识别以及后续信号的处理造成很大干扰，故需重新设计采用幂次趋近律的新型滑模观测器，新型滑模观测器设计流程具体如下：依据无刷直流电机数学模型： 其中U＝[UabUbcUca]T,为定子线电压；I＝[IabIbcIca]T为定子线电流；E＝[EabEbcEca]T为定子线反电动势； 为定子电感；为定子电阻；构造新型滑模趋近律为： 构造传统SMO如下： 那么定子线电流的误差方程为： 其中 定义基于滑模面的Lyapunov方程为V＝s225对式5进行求导并将滑模趋近律代入，有a＞0，k＞0，可得 式6可知滑模的可达性；当状态变量运行至滑模面时，且具有滑动模态时，即根据滑模控制的等效控制原理，有那么误差方程有 获取的线反电势首先Clark变换，再将其以固定π6电角度的Park变换后变换到两相静止坐标系得Eα、Eβ；驱动板采集到的相电流信号仅需Clark变换到静止坐标系得Iα、Iβ；具体变换方式如下：[EαEβ]T＝C3s2r[EabEbcEca]T8[IαIβ]T＝C3s2s[IaIbIc]T9其中根据观测的反电动势矢量值不仅提供了换相点，还可推导出电机运行的角度如下：θ＝arctanEαEβ-π210角速度如下：w＝dθdt11坐标变换后得到了反电动势矢量和电流矢量在静止坐标系轴系上的投影，定义反应反电动势矢量与电流矢量角度差值的变量等效差值EIerror：EIerror＝EβIα-EαIβ12。

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