如圖2所示,BLDCM控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制:速度環(huán)采用PI控制,電流環(huán)采用電流滯環(huán)比較器。將圖2所示控制系統(tǒng)分割成各個獨(dú)立的子模塊,其中主要包括:
BLDCM本體模塊、參考電流模塊、電流滯環(huán)控制模塊、電壓逆變模塊、速度控制模塊、轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊。將各個模塊進(jìn)行有機(jī)的整合,即可建立BLDCM控制系統(tǒng)的仿真模型,如圖3所示。
2.1BLDCM本體模塊
在整個控制系統(tǒng)中,BLDCM本體模塊是最重要的部分,該模塊根據(jù)BLDCM電壓平衡方程式(2)求取BLDCM三相相電流,控制框圖如圖4所示,由電壓平衡方程式(2)可得,要獲得三相相電流ia、ib、ic,必需首先求得三相反電動勢ea、eb、ec.在BLDCM建模過程中,獲得理想的梯形波反電動勢波形是一個關(guān)鍵的問題。目前求取反電動勢常用的方法有:(1)有限元法;(2)傅里葉變換法;(3)分段線性法,如圖5所示,將一個運(yùn)行周期分為6個階段,每60°為一個換相階段,每一相的每個運(yùn)行階段都可用一段直線來表示,根據(jù)某一時刻轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信號,確定該時刻各相所處的運(yùn)行狀態(tài),通過直線方程即可求得反電動勢波形。分段線性法簡單易行,且精度較高,能夠較好的滿足仿真建模的設(shè)計(jì)要求。因此采用分段線性法建立梯形波反電動勢波形。
根據(jù)圖5可以推得轉(zhuǎn)子位置和反電動勢之間的線性關(guān)系,如表1所示,從而采用分段線性法,解決了在BLDCM本體模塊中梯形波反電動勢的求取問題。
2.2電流滯環(huán)控制模塊
電流滯環(huán)控制模塊的作用是實(shí)現(xiàn)滯環(huán)電流控制,輸入三相參考電流以及三相實(shí)際電流,輸出為逆變器控制信號,模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。將實(shí)際電流和參考電流之間的偏差與滯環(huán)比較器的環(huán)寬進(jìn)行比較,對應(yīng)相導(dǎo)通或關(guān)斷。選擇適當(dāng)?shù)臏h(huán)比較器環(huán)寬,即可使實(shí)際電流波形不斷跟蹤參考電流的波形,實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制。