[發(fā)明專利]無(wú)刷直流電機(jī)的高頻檢測(cè)脈沖注入方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210233833.3
• 申請(qǐng)日: 2012-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102780430A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏長(zhǎng)亮;陳煒;李新旻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/08
• 分類號(hào): H02P6/08;H02P6/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)刷直流電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高頻檢測(cè)脈沖注入方法。

背景技術(shù)

無(wú)刷直流電機(jī)最基本的特點(diǎn)在于無(wú)需電刷即可實(shí)現(xiàn)換相。無(wú)刷直流電機(jī)根據(jù)位置信號(hào)，依賴電子換向器按照一定的順序?yàn)楦飨嗤姡瑥亩∪チ穗姍C(jī)中容易損壞、需要經(jīng)常維護(hù)的電刷，降低了電機(jī)制造成本和維護(hù)成本，擴(kuò)展了應(yīng)用范圍。無(wú)刷直流電機(jī)的位置傳感器必須安裝在電機(jī)內(nèi)部對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，位置傳感器需要進(jìn)行維護(hù)，價(jià)格較高，限制了無(wú)刷直流電機(jī)在惡劣條件下的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制技術(shù)得到發(fā)展，無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制技術(shù)通過(guò)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的一些電量信號(hào)或反應(yīng)得到無(wú)刷直流電機(jī)的位置信號(hào)，在這種控制方式下，無(wú)刷直流電機(jī)具有較高可靠性和抗干擾能力，克服了位置傳感器不準(zhǔn)確安裝帶來(lái)的位置檢測(cè)誤差和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。傳統(tǒng)電感法不依賴轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)就可以獲得轉(zhuǎn)子位置，其基本原理是在繞組中施加方波脈沖電壓，由于繞組的電樞反應(yīng)，根據(jù)測(cè)得的電流幅值比較后即可得到電感差異，再根據(jù)電感與轉(zhuǎn)子位置之間的關(guān)系得到位置信號(hào)。當(dāng)采用高頻脈沖電壓，提高了檢測(cè)次數(shù)，降低了檢測(cè)周期，進(jìn)而得到更加及時(shí)精確的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。

頻分復(fù)用技術(shù)是通信工程中常用的技術(shù)之一，它將傳輸信息的信道劃分為若干個(gè)互相不重疊的子信道，每路信號(hào)占用其中一個(gè)頻段，在接收端采用合適的帶通濾波器將多路信號(hào)分開(kāi)，從而恢復(fù)所需要的信號(hào)。例如電力線載波通信設(shè)備是電力系統(tǒng)通信中的采用頻分復(fù)用技術(shù)的常用設(shè)備之一，它利用高壓輸電線作為有線通信的信道，為電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)、生產(chǎn)指揮、通信調(diào)度和行政業(yè)務(wù)通信提供了手段。

傳統(tǒng)方法中，基于電感法原理的無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器的高頻檢測(cè)脈沖由功率開(kāi)關(guān)產(chǎn)生，高頻檢測(cè)脈沖與無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)分時(shí)復(fù)用電源線和繞組。檢測(cè)位置信號(hào)時(shí)不能輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，影響了無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和調(diào)速，產(chǎn)生電機(jī)速度的偏差，特別是在電機(jī)起動(dòng)和低速運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)性能下降嚴(yán)重；同時(shí)也影響了高頻檢測(cè)脈沖注入的實(shí)時(shí)性，造成位置信號(hào)的不準(zhǔn)確。

常用無(wú)刷直流電機(jī)電感差異小，檢測(cè)信號(hào)信噪比低，算法實(shí)現(xiàn)困難。功率開(kāi)關(guān)元件選定后最大開(kāi)關(guān)頻率固定，從而限制了高頻檢測(cè)脈沖信號(hào)頻率的提高，傳統(tǒng)方法依賴于的高精度電流傳感器，提高了系統(tǒng)成本，限制了檢測(cè)精度的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能夠提高檢測(cè)信號(hào)的精確度和實(shí)時(shí)性，降低系統(tǒng)的成本的無(wú)刷直流電機(jī)高頻檢測(cè)脈沖的注入方法，適用于無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制的應(yīng)用場(chǎng)合。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種無(wú)刷直流電機(jī)的高頻檢測(cè)脈沖注入方法，其特征在于，該方法利用高頻信號(hào)源產(chǎn)生高頻檢測(cè)脈沖信號(hào)，高頻檢測(cè)脈沖信號(hào)通過(guò)耦合電路分別耦合到無(wú)刷直流電機(jī)各相的電源線和繞組上，通過(guò)電壓傳感器檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的各相的端電壓值，各相的端電壓值分別經(jīng)過(guò)帶通濾波器后得到各相端電壓的高頻電壓分量，根據(jù)高頻電壓分量的幅值、相位或瞬時(shí)值的差異得到位置信號(hào)，控制器根據(jù)位置信號(hào)實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制。

作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述的高頻檢測(cè)脈沖信號(hào)由獨(dú)立的信號(hào)源產(chǎn)生，高頻檢測(cè)脈沖信號(hào)與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓分頻復(fù)用電源線和電機(jī)繞組；在高頻檢測(cè)脈沖信號(hào)的高頻脈沖注入點(diǎn)與功率開(kāi)關(guān)之間設(shè)置有高頻信號(hào)阻波器，用于避免高頻信號(hào)進(jìn)入電源和功率開(kāi)關(guān)，使各相端電壓高頻電壓分量的差異不受電源和功率開(kāi)關(guān)的影響。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)本發(fā)明可以將高頻檢測(cè)脈沖頻率提高到500kHz以上,并且不依賴無(wú)刷直流電機(jī)的功率開(kāi)關(guān)元件即可注入高頻檢測(cè)脈沖，簡(jiǎn)化了控制算法的設(shè)計(jì)，降低了對(duì)功率開(kāi)關(guān)元件的要求，也降低了系統(tǒng)的成本。

(2)高頻檢測(cè)脈沖頻率的提高擴(kuò)大了各相繞組電感差異，可以直接利用電壓傳感器對(duì)高頻電壓分量進(jìn)行測(cè)量繼而獲得位置信號(hào)，從而避免了使用高精度的電流傳感器，也降低了系統(tǒng)的成本。

(3)本發(fā)明設(shè)計(jì)了分頻復(fù)用無(wú)刷直流電機(jī)電源線和繞組的高頻檢測(cè)脈沖注入方法，在檢測(cè)位置信號(hào)的同時(shí)不影響無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，提高了位置信號(hào)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，便于對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確控制，并具有很好的低速和零速性能。

附圖說(shuō)明

圖1無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制高頻檢測(cè)脈沖注入方法原理圖

圖2高頻檢測(cè)脈沖注入方法的一種高頻信號(hào)阻波器

圖3高頻檢測(cè)脈沖注入方法的一種變壓器耦合電路

圖4一種高頻脈沖信號(hào)源電路