[發明專利]無刷直流電機的控制方法

有效

• 申請號: 201310526494.2
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103580563A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 楊建成;孟凡坤;張琪;李亞芳;劉瑞杰;唐玉臣
• 申請（專利權）人: 航天科工海鷹集團有限公司;北京動力機械研究所
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P6/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，特別涉及一種無刷直流電機的控制方法。

背景技術

無刷直流電機是隨著微處理器技術的發展、高頻低功耗功率器件的不斷應用以及電機驅動控制方法的不斷進步而發展起來的一種直流電機，其電磁結構與有刷直流電機一樣，但是無刷直流電機的繞組安裝在定子上，轉子上安裝有磁鋼。隨著驅動控制技術以及電子技術的不斷發展，無刷直流電機已經得到廣泛應用。

在無刷直流電機的閉環控制中，需要對電機的轉子位置進行檢測。在現有技術中，電機轉子位置的檢測可以包括通過位置傳感器和不通過位置傳感器兩種方式，帶有位置傳感器的無刷直流電機的控制是通過位置傳感器檢測電機轉子的位置，從而進行電機的換相控制，控制相對簡單，控制電路成本低，目前應用較為廣泛。

但是，通過位置傳感器檢測電機轉子位置的方法存在諸多缺點：例如：1、電機的成本增加，例如霍爾傳感器、旋轉變壓器及光電編碼盤等位子傳感器的成本在小功率電機中所占的比例較大，因而增加了電機的成本。2、電機的體積較大，不利于小型化設計。3、可靠性差，位置傳感器增加了多根信號線，容易受到干擾，降低了系統的可靠性，且在高溫、高壓和潮濕等惡劣環境下，位置傳感器的故障率較高。4、安裝精度要求高，對電機的生產工藝要求較高。鑒于通過位置傳感器檢測電機的轉子位置存在上述缺點，在電機控制領域中，不通過位置傳感器檢測的控制方法正在不斷被研究和探索，并在一些場合也有應用，但是，不通過位置傳感器檢測的控制方法中，電機的運行轉速低，調速比小，并且在電機轉速較高或負載波動較大時，電機容易出現運行故障，因而電機的可靠性差，尤其在國防領域，產品運行的可靠性是至關重要的。

發明內容

鑒于現有的位置傳感器電機控制技術中存在的電機結構復雜、體積大、成本高，因位置傳感器安裝不準或位置傳感器失效引起的電機運行故障的風險，以及已知技術中不通過位置傳感器的電機控制方法中存在的電機運行轉速低、可靠性差等確定，本發明的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種無刷直流電機的控制方法，該無刷直流電機的控制方法不需要通過位置傳感器進行檢測位置，并且可以控制電機高速運行，可以提高電機運行的可靠性。

為達到上述目的本發明實施例提出一種無刷直流電機的控制方法，該控制方法包括以下步驟：S1，控制所述無刷直流電機開環起動；S2，在所述無刷直流電機起動后，檢測所述無刷直流電機的三相端電壓與中性點電壓地比較信號；S3，根據所述三相端電壓與中性點電壓的比較信號判斷所述無刷直流電機的過零點；S4，根據所述無刷直流電機的過零點獲得所述無刷直流電機的轉子位置和轉速；S5，根據所述無刷直流電機的轉子位置和轉速對所述無刷直流電機進行控制。

本發明實施例的無刷直流電機，根據無刷直流電機的三相端電壓與中性點電壓的比較信號獲取無刷直流電機的過零點，并根據無刷直流電機的過零點獲得轉子位置和轉速，進而根據轉子位置和轉速對無刷直流電機進行控制，不需要通過位置傳感器檢測轉子的位置獲得轉速，可以減小無刷直流電機的體積和重量，降低電機的研制成本。另外，本發明實施例的無刷直流電機的控制方法可以提高電機運行的可靠性，并且控制電機運行的轉速高，最高工作轉速可達20000rpm。

另外，在本發明的一個實施例中，在步驟S1之前，還包括：對所述無刷直流電機進行自旋轉狀態過零點檢測；如果檢測到所述無刷直流電機的過零點，則執行步驟S2，否則，則執行步驟S1。

進一步地，在本發明的一個實施例中，在步驟S1中，對所述轉子進行定位以使所述轉子停止在預設位置；以預設加速規律控制所述無刷直流電機進行加速；當所述無刷直流電機的轉速到達預設轉速時，控制所述無刷直流電機進入自旋轉狀態，并在檢測到所述無刷直流電機的過零點時控制所述無刷直流電機切換至自同步狀態。

其中，在本發明的一些實施例中，所述無刷直流電機的過零點為所述三相端電壓中任意一相的端電壓與所述中性點電壓相等時的點。

并且，所述三相端電壓中任意一相的端電壓與所述中性點電壓相等時的點比所述反電勢過零點滯后30度電角度。

進一步地，在本發明的一些實施例中，在步驟S5中，當所述無刷直流電機的過零點后延遲預設度電角度時，控制所述無刷直流電機進行換相。

其中，所述預設電角度可以為0-30度。

進一步地，在本發明的一些實施例中，在步驟S5中，將所述無刷直流電機的轉速與目標轉速比較后進行轉速PI調節以對所述無刷直流電機進行控制。