[發明專利]一種獨立于轉速的無刷直流電機位置檢測方法

有效

• 申請號: 201310577234.8
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103560725A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 林明耀;顧偉康
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明屬于電機控制領域，具體涉及的是一種無刷直流電動機無位置傳感器控制的位置檢測方法，是無位置傳感器控制技術的創新。

背景技術

無刷直流電機是一種新型的機電一體化電機，不僅結構簡單、運行可靠、維護方便，還具有起動轉矩大、效率高、壽命長、調速性能良好等優點，在航天、醫療、計算機、家用電器等各領域得到了廣泛的應用。無刷直流電機分為有位置傳感器控制和無位置傳感器控制兩種方法。有位置傳感器控制實現容易，但是位置傳感器的存在限制了該電機的應用范圍。因此，如何實現無位置傳感器的高性能控制，成為近年來無刷直流電機控制技術研究的重要方向。

目前，無位置傳感器檢測方法主要有以下幾種：反電動勢法、電感法、人工智能算法等。

反電動勢檢測法是通過檢測電機的反電動勢，并經過一定的處理來獲得轉子位置的方法。根據對反電勢處理方法的不同，又可將反電勢法分為反電勢過零檢測法、續流二極管法、反電勢積分法、反電勢三次諧波法等。其中反電勢過零檢測法簡單方便，是目前最成熟有效也是應用最為廣泛的一種無位置檢測方法。由于反電勢和轉速成正比，反電勢的檢測存在一個致命的缺點：在轉速很低時反電勢很小甚至接近于零，無法通過檢測反電勢獲得電機的過零點，限制了電機的調速范圍和應用。

電感法是利用定子繞組電感與轉子位置的對應關系來確定電機轉子位置。通過在定子繞組中施加高頻電壓脈沖，檢測產生的電流幅值的大小便可獲得電感的差異，進而判斷出轉子磁極所處的位置。該方法在電機靜止或低速時具有較好的檢測效果，隨著轉速的增大，檢測誤差也越來越大，甚至會導致電機失步。此外，該方法需要頻繁的檢測繞組電感，實時性要求比較高，實現難度大。

人工智能算法包括模糊控制、神經網絡控制和專家系統控制等。通過上述算法建立轉子位置與電機相電壓和相電流的關系。這些算法都有一定的應用價值，然而在技術上實現還有一定難度。

發明內容

針對傳統無位置傳感器轉子位置檢測方法的缺點，本發明提出了一種與轉子速度無關的無刷直流電機位置檢測方法。該方法與電機本身的參數無關，控制系統實現更簡單、可靠。

檢測方法的基本原理：假設無刷直流電機的定子三相繞組為星形連接，方波無刷直流電機的永磁體轉子通常為面裝式結構，沒有阻尼繞組，忽略磁滯損耗和渦流損耗，不計磁路飽和的影響，忽略轉子位置變化對電感的影響，則無刷直流電機的相電壓方程可以表示為：