[發明專利]基于數據融合技術的直流無刷電機反電勢過零檢測裝置和方法

有效

• 申請號: 201310321127.9
• 申請日: 2013-07-27
• 公開（公告）號: CN103337995A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 許強;蘇智勝
• 申請（專利權）人: 湖北立銳機電有限公司
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電氣技術領域，尤其涉及一種基于數據融合技術的直流無刷電機反電勢過零檢測裝置和方法。

背景技術

目前，直流無刷電機因具有功率密度高、效率高、電機結構簡單和調速性能好等特點得到了廣泛應用，特別的無位置控制技術的應用使得直流無刷電機在運行時可以省去位置傳感器，節省了電機的成本，而且簡化安裝，更適合應用于一些環境比較惡劣的場合。直流無刷電機的無位置控制算法是通過檢測定子電壓和電流等信號，并通過其與電機參數的關系，合理的估算轉子位置信號，包括：反電勢法、電感法、狀態觀測器法、電動機方程計算法、人工神經網絡法等幾大類。這幾種方法各自都有著自己的優點和局限性，其中反電勢過零檢測法是工程應用中最為常見的一種方法，如圖1所示，直流無刷電機三相反電勢波形，可以看出不通電相的反電勢過零點延時30度電角度就是換向時刻。這種方法簡單易行，可靠性高，在實際應用時只需要比較不通電相端電壓和虛擬中心點的大小就能得到換向時間信息。

一般通過比較器實現反電勢過零比較電路，采用10電阻法構造模擬中性點，再通過比較分壓后的端電壓信號和模擬中性點，在比較器輸出端得到反電勢過零的電平跳變信號。但這種通過比較器檢測反電勢過零信號的方法，由于比較器輸出信號單一，除了0就是1，只能實現一些簡易的濾波算法，抗干擾能力弱。而且電機在低速運行時，反電勢幅值較小易受噪聲干擾，比較器輸出會頻繁的動作，容易導致檢測錯誤。隨著轉速的變高，反電勢信號變強，比較器輸出會明顯，但是因續流產生“去磁”事件的出現也會導致比較器誤動作，產生錯誤的換向。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供了一種基于數據融合技術的直流無刷電機反電勢過零檢測裝置和方法，在傳統的使用比較器檢測反電勢過零點的基礎上，同時采用AD檢測反電勢過零點，并創建檢測規則將兩種方法檢測到的過零信息采用加權的數據融合處理方法結合起來實現過零檢測。

為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決：

一種基于數據融合技術的直流無刷電機反電勢過零檢測裝置，包括使用比較器實現反電勢過零的比較電路和對比較電路中u、v、w和n信號進行AD采樣的采樣電路，所述比較電路采用十電阻法構造模擬中性點，所述十電阻法包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻，其中第一電阻、第二電阻、第三電阻和第七分壓實現虛擬中心點；第四電阻和第十電阻、第五電阻和第九電阻、第六電阻和第八電阻分別為電機U/V/W三相分壓電阻。

作為優選，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻阻值相同。

作為優選，所述第八電阻、第九電阻、第十電阻阻值相等，且第八電阻的阻值是第七電阻阻值的三倍。

一種基于數據融合技術的直流無刷電機反電勢過零檢測方法，步驟包括，

S1：對比較器進行反電勢過零檢測；

S2：對AD進行反電勢過零檢測；

S3：設置融合規則；

S4：根據融合規則進行判斷。

其中，所述步驟S1中，當前不通電相和虛擬中點電壓的比較器輸出為1，則認為k時刻其反電勢過零事件CS1為TRUE狀態，否則CS1為FALSE狀態。

其中，所述步驟S2中，采樣當前不通電相電壓和虛擬中點電壓，若當前不通電相電壓大于母線電壓的80%就認為k時刻其反電勢過零事件CS2為CC去磁狀態；否則當不通電相電壓大于虛擬中點電壓認為其對應反電勢過零事件CS2為TRUE狀態，當不通電相電壓小于于虛擬中點電壓認為其對應反電勢過零事件CS2為FALSE狀態。

其中，所述步驟S3中，所述設置融合規則以額定轉速的30%為界區分“低速”和“高速”，并加入AD檢測出的去磁事件CC組成3種狀態，得到k時刻輸出反電勢過零的判斷表達式為：CZ(k)=K1×CS1(k)+K2×CS2(k)，其中CS1(k)和CS2(k)的取值為1，當其狀態為TURE時，反之取值為-1，-1的取值更加有利于去除干擾的影響；

取CZ=CZ(k)+CZ(k+1)+CZ(k+2)+...，其中CZ(k)，CZ(k+1)，CZ(k+2)...對應為k，k+1和k+2...時刻的過零輸出值，當CZ大于等于閥值，判斷為反電勢過零事件發生，準備延時換向，并清除CZ(k)，CZ(k+1)，CZ(k+2)...中的值。

其中，所述閥值取值為1.2。