[發明專利]一種無刷直流電機的狀態控制方法、裝置及無刷直流電機

在審

• 申請號: 201710253982.9
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106998160A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 李磊
• 申請（專利權）人: 廣東浪潮大數據研究有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/18;H02P6/182
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明實施例涉及電機技術領域，特別是涉及一種無刷直流電機的狀態控制方法、裝置及無刷直流電機。

背景技術

由于無刷直流電機(Brushless DC Motor，BLDCM)融合了直流電動機的控制方式簡單、轉矩特性好、調速性能好以及交流電動機的制造簡單、無勵磁損耗、功率密度高優勢，成為電機領域的翹楚。

但是無刷直流電機的運行需要確定轉子的位置信息，傳統的方法是采用位置傳感器來實時檢測轉子的位置，但是位置傳感器的體積占整個電機系統體積的百分比越來越大，這就使得整個系統難以實現小型化，從而限制了其在精密微小場合的應用，且位置傳感器的存在，使得系統復雜程度加大、成本增加、可靠性降低、增加了生產和維護難度并且對電機的制造工藝也帶來不利的影響。

針對位置傳感器對無刷直流電機控制系統帶來的諸多不利因素，現在技術采用無機械位置傳感器控制技術，即在電機的運轉過程中，由新的位置信號檢測方法代替機械的位置傳感器來提供逆變橋功率器件換相導通的時序信號。一般都是采用外部檢測傳感器來對無刷直流電機的轉子的位置進行檢測，但是由于整個系統中的器件越多，造成整個系統穩定性不好。

因此，如何不通過外接的位置傳感器，而只通過三相電壓與電流，準確、快速、可靠的得到轉子位置信息，從而實現對無刷直流電機的運轉，是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種無刷直流電機的狀態控制方法、裝置以及無刷直流電機，以解決不通過外接的位置傳感器，而只通過三相電壓與電流，準確、快速、可靠的得到轉子位置信息，從而實現對無刷直流電機的運轉。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供以下技術方案：

本發明實施例一方面提供了一種無刷直流電機的狀態控制方法，包括：

為無刷直流電機的定子繞組施加預設的換向電壓，以使處于靜止狀態的無刷直流電機的轉子啟動，并獲取所述轉子的當前位置信息；

根據所述當前位置信息以及所述無刷直流電機的三相電壓和電流構建滑模觀測器狀態空間，并生成電機數學模型，所述電機數學模型根據檢測到的反電動勢信號生成換向控制信號，以確定轉子在60°扇區進行換向的位置信息；

根據所述滑模觀測器輸出的換向控制信號驅動所述無刷直流電機進行旋轉。

可選的，所述為無刷直流電機的定子繞組施加預設的換向電壓包括：

根據6步換向方法按序依次為所述無刷直流電機的定子繞組施加電壓。

可選的，所述為無刷直流電機的定子繞組施加預設的換向電壓為為無刷直流電機的定子繞組施加短時脈沖電壓矢量。

可選的，還包括：

在所述轉子進行換向時，將根據所述換向控制信號確定的轉子換向位置，向用戶進行顯示。

本發明實施例另一方面提供了一種無刷直流電機的狀態控制裝置，包括：

轉子啟動模塊，用于為無刷直流電機的定子繞組施加預設的換向電壓，以使處于靜止狀態的無刷直流電機的轉子啟動，并獲取所述轉子的當前位置信息；

換向控制信號生成模塊，用于根據所述當前位置信息以及所述無刷直流電機的三相電壓和電流構建滑模觀測器狀態空間，并生成電機數學模型，所述電機數學模型根據檢測到的反電動勢信號生成換向控制信號，以確定轉子在60°扇區進行換向的位置信息；

驅動運行模塊，用于根據所述滑模觀測器輸出的換向控制信號，驅動所述無刷直流電機進行旋轉。

可選的，所述轉子啟動模塊為根據6步換向信號按序依次為所述無刷直流電機的定子繞組施加電壓的模塊。

可選的，還包括：

顯示模塊，用于在所述轉子進行換向時，將根據所述換向控制信號確定的轉子換向位置，向用戶進行顯示。

本發明實施例還提供了一種無刷直流電機，包括如前任意一項所述的無刷直流電機的狀態控制裝置。

本發明實施例提供了一種無刷直流電機的狀態控制方法，預先給無刷直流電機的定子繞組施加換向電壓，使處于靜止狀態的無刷直流電機的轉子啟動，并獲取轉子的當前位置信息；然后根據轉子當前位置信息以及三相電壓和電流構建滑模觀測器狀態空間，滑模觀測器檢測當前轉子轉動時產生的反電動勢信號利用電機數學模型生成換向控制信號，以確定轉子在60°扇區進行換向的位置信息，從而實現驅動無刷直流電機進行旋轉。