[發明專利]無位置傳感器直流無刷電機雙閉環調速控制方法

有效

• 申請號: 201310156345.1
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103248294A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 吳愛國;王碩;劉玉明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P6/20;H02P6/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種直流無刷電機的控制方法。特別是涉及一種無位置傳感器直流無刷電機雙閉環調速控制方法。

背景技術

隨著我國工業的快速發展，直流無刷電機在汽車、工具、工業工控、自動化以及航空航天等等有了較快的較為廣泛的應用，無刷直流電機較之傳統的直流電機省去了機械的電刷裝置，而采用電子換向代替電刷裝置，性能可靠、永無磨損、故障率低，壽命比有刷電機提高了約6倍，在性能上比直流電機有了無法比擬的飛躍，是當今最理想的調速電機。新型的直流無刷電機的控制系統是涉及電力電子技術，電機學，自動控制，材料科學等等學科的融合，隨著功率開關，微處理器技術，以及先進控制理論的發展，這無疑使得直流無刷電機正在向著集成化、智能化、高效化、節能化發展。直流無刷電機的運行又離不開其專用驅動器，直流無刷電機的調速裝置是將主要起到對電機轉速的控制，過流、過壓、過熱保護，具備很寬的調速范圍，其市場規模將伴隨直流無刷電機產業的推廣而同步擴張。

現階段的直流無刷電機調速控制器已有多種形式，就目前而言，最初的模擬電路組成的控制器已經由數字芯片替代，智能功率模塊（IPM）的誕生，把功率開關器件和驅動電路集成在一起，給無刷直流電機調速裝置設計帶來了極大的便利，而智能功率模塊的結構內置保護電路，保護電機不被燒壞，而現代控制理論的發展，對于轉速的控制精度，轉矩更高的動態響應和穩定性也有了更高的要求。目前，直流無刷電機調速器大多調速范圍不寬，精度不高，體積較大，而且針對特定型號的電機，傳統直流無刷電機含有霍爾位置傳感器，作為換向信息提供給電機，霍爾傳感器增加了電機成本，和電機尺寸，新型直流無刷電機的控制器是采用無位置傳感器控制技術發展而來的，而無位置傳感器控制技術正是無刷電機的研究熱點。

所以，提出并設計高可靠性、高精度、運行穩定可靠、能夠自我保護的無位置傳感器調速方法是有意義的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種不需位置傳感器和霍爾換向，能夠精確控制電機不同轉速的無位置傳感器直流無刷電機雙閉環調速控制方法。

本發明所采用的技術方案是：無位置傳感器直流無刷電機雙閉環調速控制方法，是用于直流無刷電機調速控制器的控制方法，所述的直流無刷電機調速控制器，包括有橋式整流濾波電路，通過傳感器與所述的橋式整流濾波電路相連的由依次連接的構成控制板的中央處理器芯片控制板、構成調理板的信號調理電路和構成驅動板的三相逆變橋模塊構成的用于驅動直流無刷電機的直流無刷調整控制器，以及向中央處理器芯片控制板和信號調理電路提供電源的供電電源，所述的傳感器是分別連接中央處理器芯片控制板的電流傳感器和電壓傳感器，所述的中央處理器芯片控制板包括有中央處理器芯片，分別連接中央處理器芯片的信號輸入端的光耦隔離電路、硬件過流保護電路、調整電路和通過AD采樣電路連接三相逆變橋模塊輸出的三相驅動電壓的磁耦隔離電路，分別連接中央處理器芯片的信號輸出端的電平轉換電路、JTAG仿真接口和按鍵與LED電路，所述的電平轉換電路的輸出連接信號調理電路，所述的中央處理器芯片的電源輸入端通過主控電源連接供電電源，所述的中央處理器芯片的信號輸入端還連接直流無刷電機的輸出的三相霍爾信號，以及連接信號調理電路輸出的USO、VSO和WSO信號，所述的控制方法包括如下步驟：

1）對各功能模塊和外設進行初始化，包括系統初始化、外部設備初始化以及中斷服務初始化；

2）開AD中斷及保護中斷；

3）檢測電機啟動按鍵，并判斷是否啟動電機，是啟動進入下一步驟，否則繼續進行該步驟；

4）啟動電壓檢測，并判斷主電路電壓是否大于啟動電壓，是則進入下一步驟，否則返回步驟3）；

5）進入電機啟動子程序，開始運轉電機；

6）進入雙閉環調速子程序，根據電壓值對電機的轉速和電流進行調整；

7）檢測電機制動按鍵，判斷按鍵是否按下，是則進入電機制動子程序，否則返回步驟3）。

所述的電機啟動子程序，當電機啟動后完成如下步驟：

1）設置脈沖寬度調制，初始化占空比；

2）開CAP捕獲中斷；

3）進行轉子預定位；

4）進行轉子二次定位；

5）判斷轉子定位是否結束，是則進入下一步驟，否則返回步驟4）；

6）換相，并設定換相標志；

7）配置第一定時器的周期值，并開第一定時器的周期中斷；

8）進行電流檢測后，進行電流閉環PI控制；