[發明專利]一種高轉速無刷直流電機的無位置傳感器控制方法

有效

• 申請號: 201610203805.5
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105680740B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 劉健;徐鵬;張匯捷;居西子
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/14;H02P6/182
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明公開了一種高轉速無刷直流電機的無位置傳感器控制方法，控制流程分3個階段，第一階段完成電機定位功能，第二階段完成電機的強制啟動功能，第三階段，由于高轉速電機，其換相時間短，需要增加額外的高速中斷完成過零點的精確檢測。第三階段利用3個中斷的相互配合，完成換相干擾時間的躲避、過零點的檢測，以及換相時間的計算和換相切換操作，第三階段反復循環執行，逆變器6種工作狀態依次輪流自動切換。本發明高轉速無刷直流電機的無位置傳感器控制方法，成本較低，控制系統響應速度快、控制精度與靈活性高。

技術領域

本發明屬于微特電機控制領域，尤其涉及一種高轉速無刷直流電機的無位置傳感器控制方法。

背景技術

無刷直流電機是近年來隨著電力電子發展和新型“永磁材料”出現而迅速廣泛使用的一種新型電機。它以電子控制線路代替機械電刷和換向器實現直流電機的換相，是當今最高效率的調速電機。已經在商務設備、工廠自動化、航空航天、醫療機械，以及汽車和家電等領域中得到了廣泛應用。采用無位置傳感器控制技術，不但可以克服位置傳感器的諸多弊端，而且能夠達到提高電機動態特性與安全穩定運行能力，降低震動和噪聲等目的。因此，無刷直流電機的無位置傳感器控制方法越來越受到人們重視，并且朝著實用化的方向發展。

目前采用DSP或者MCU，配置外圍的AD采樣通道實現無刷直流電機的無位置傳感器控制已經成為主流，其控制對象的轉速多為每分鐘幾千轉。但是，在一些工業、醫療、家電等行業要求電機轉速達到每分鐘數萬轉。這種狀況下，一方面對控制方法的實現提出更高的要求，例如如何規避換相時刻的干擾，如何精確識別過零點，如何對換相時間誤差進行修正，等等問題。另外一方面行業生產廠家對控制裝置的成本有嚴格要求，如果采用DSP等高端芯片，雖然可以實現高速狀態下的控制，但是昂貴的芯片價格將導致產品成本大幅度上升，產品的市場前景和競爭力受到較大的限制。現有其它種類的控制裝置未能夠對控制算法進行優化，使得成本較低的微處理器不能夠良好完成高轉速無刷直流電機的無位置傳感器控制。

發明內容

本發明針對現有技術中的問題，提供一種高轉速無刷直流電機的無位置傳感器控制方法，成本較低，系統響應速度快、控制精度與靈活性高。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種高轉速無刷直流電機的無位置傳感器控制方法，對于三相橋兩電平的主電路，進行6種工作狀態控制：P1狀態～P6狀態，主電路包含三相橋臂，每相橋臂上、下兩個開關管不同時導通，且任意時刻都有三個開關管同時導通；第一相橋臂的上橋臂開關器件為AH，下橋臂開關器件為AL，AH的源極、AL的漏極與A相相連；第二相橋臂的上橋臂開關器件為BH，下橋臂開關器件為BL，BH的源極、BL的漏極與B相相連；第三相橋臂的上橋臂開關器件為CH，下橋臂開關器件為CL，CH的源極、CL的漏極與C相相連，主電路的6種工作狀態中，P1狀態為電機運行在0°～60°的電角度狀態，對應AL，BH導通；P2狀態為60°～120°的電角度狀態，對應AL，CH導通；P3狀態為120°～180°的電角度狀態，對應BL，CH導通；P4狀態為180°～240°的電角度狀態，對應AH，BL導通；P5狀態為240°～300°的電角度狀態，對應AH，CL導通；P6狀態為300°～360°的電角度狀態，對應BH，CL導通；在一個工作周期中，6種工作狀態驅動信號以PWM的形式工作，并依次輪流出現。由此產生旋轉磁場，帶動無刷直流電機旋轉。