[發(fā)明專利]無位置傳感器無刷直流電機重載相位補償計算方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110334053.3
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102437805A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟凡民;徐殿國;楊明;曹何金生;王公旺
• 申請（專利權(quán)）人: 威海克萊特機電有限公司
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P6/10
• 代理公司: 威海科星專利事務(wù)所 37202
• 代理人: 于濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無刷直流電機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種無位置傳感器無刷直流電機重載相位補償計算方法。?

背景技術(shù)

無刷直流電動機（Brushless?DC?Motor，以下簡稱BLDC）憑借其高可靠性、高效率、調(diào)速方便、壽命長等特點在國際上已得到較為充分的發(fā)展，在一些較為發(fā)達的國家，無刷直流電動機將在未來幾年內(nèi)成為主導電動機，并逐步取代其他類型的電動機。?

BLDC驅(qū)動控制方式分為有位置傳感器式和無位置傳感器式兩種。位置傳感器的存在會給無刷電機的應(yīng)用帶來很多的缺陷與不便，首先，位置傳感器會增加電機的體積和成本；其次，連線眾多的位置傳感器會降低電機運行的可靠性，再次，在某些惡劣工作環(huán)境中，如在密封的空調(diào)壓縮機中，由于制冷劑的強腐蝕性，常規(guī)的位置傳感器根本就無法使用。此外，位置傳感器的安裝精度還會影響電機的運行性能，增加生產(chǎn)的工藝難度，特別是當電機尺寸小到一定程度時，使用位置傳感器的弊病日漸明顯。?

經(jīng)檢索，2006年10月24日，北京航空航天大學申請了一種申請?zhí)枮椋?006101139873，專利名稱為：一種高速永磁無刷直流電機鎖相穩(wěn)速控制系統(tǒng)的發(fā)明專利，其是由鎖相環(huán)速度控制器、數(shù)字低通濾波器、功率放大器、永磁無刷直流電動機、霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)子位置傳感器組成，該發(fā)明通過低精度的霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)子位置傳感器獲得轉(zhuǎn)速反饋，實現(xiàn)了磁懸浮控制力矩陀螺用高速永磁無刷直流電機的高精度穩(wěn)速控制，這種霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)子位置傳感器在實際應(yīng)用中存在一定程度的磁不敏感區(qū)，還存在鎖相速度緩慢，鑒頻鑒相范圍低，計數(shù)器的模數(shù)范圍變化窄，電機轉(zhuǎn)速必須在鎖相范圍內(nèi)才可鎖相等不足。?

而使用無位置傳感器驅(qū)動方式則省去了位置檢測裝置，降低了成本，縮小了驅(qū)動器的體積，更容易實現(xiàn)與驅(qū)動器與電機的一體化。考慮到風機的體積、工作環(huán)境和生產(chǎn)成本問題，無位置傳感器控制無刷直流電機的方式是更好的選擇。在無位置傳感器方波控制中，最常用的是采用兩兩導通方式控制，但是這種控制方式存在電流過大會造成續(xù)流過長，進而造成換向失敗的問題。?

2010年6月，《黑龍江水專學報》第37卷第2期刊登了一篇名為“基于無位置傳感器BLDCM控制系統(tǒng)的研究”一文，文中闡述通過檢測反電勢電壓信號并經(jīng)過鑒相處理后代替霍爾信號，同時對換相時刻進行軟件補償，實現(xiàn)BLDCM的近似準確換向。其不足是：通過檢測三相端電壓，進行深度濾波后再與模擬中性點比較，生成轉(zhuǎn)子位置信號，但在重載時由于電流很大，續(xù)流時間比較長，會影響“理想”的三相端電壓波形，造成波形畸變，影響了檢測到的位置信號的準確性，不能確保換向的正確進行，并且相角延時換相不利于減小無刷直流電機的轉(zhuǎn)矩脈動。?

因此，這也是無位置傳感器控制方式在大功率領(lǐng)域應(yīng)用的主要技術(shù)難點。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是對反電動勢法無刷直流電機無位置傳感器控制技術(shù)的補充完善，使反電動勢檢測技術(shù)能在重載大電流續(xù)流的情況下依然保持良好的性能，擴寬反電動勢檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍，提供一種通過檢測電流、轉(zhuǎn)速、占空比、母線電壓和電機參數(shù)確定出電流續(xù)流影響的偏移角度，然后對該偏移角度進行補償，從而使換相時刻接近最佳換相時刻，確保換向的正確進行的無位置傳感器無刷直流電機重載相位補償計算方法。?

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：?

一種無位置傳感器無刷直流電機重載相位補償計算方法，其特征在于采用反電動勢檢測方法，通過反電動勢檢測電路（如圖1）檢測三相端電壓，經(jīng)濾波電路進行深度濾波后再與模擬中性點比較，經(jīng)DSP處理器生成轉(zhuǎn)子位置信號，將端電壓分成反電動勢信號和電流續(xù)流干擾信號，對兩種信號進行相位和幅值的計算，得到由電流續(xù)流造成的轉(zhuǎn)子位置信號的相位超前角度，加以補償，具體步驟如下：為了分析使電機在重載時位置檢測信號的相位偏移現(xiàn)象，下面對重載下的端電壓進行分析：

因為反電動勢檢測電路是一低通濾波器，高頻分量經(jīng)過檢測電路將被濾除，因此可做如下簡化：

1）因為PWM調(diào)制頻率遠大于反電動勢檢測電路的低通濾波器的截止頻率，高頻的PWM斬波電壓可以用其電壓平均值近似；

2）同樣，電機中性點電壓波動也被濾除，可以用其平均值近似；

3）相反電動勢為120°平頂寬，等效幅值為母線電壓的PWM波；

在采用上橋臂調(diào)制，下橋臂導通方式（PWM-ON）時端電壓可以簡化成如圖4所示的模型，?其中，?為理想線反電動勢與理想中性點的電壓之和，為電流續(xù)流引起的電壓畸變，端電壓等于與之和，即=+(電壓參考點為母線負極)；

圖4中端電壓可以分成6個狀態(tài)，分別為：