[發明專利]一種基于無位置傳感器的直流無刷電機控制器及其控制方法

在審

• 申請號: 201710632309.6
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107425765A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 俞賀文;李清濤;俞敏杰
• 申請（專利權）人: 無錫雙能達科技有限公司
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182;H02P6/08;H02P6/21;H02H7/085
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙)11411
• 代理人: 王俊

1.一種基于無位置傳感器的直流無刷電機控制器,其特征在于，包括供電電路、MCU逆變控制驅動電路以及無傳感檢測電路；所述供電電路給所述MCU逆變控制驅動電路供電，并通過所述MCU逆變控制驅動電路驅動直流無刷電機工作；所述無傳感檢測電路通過對所述直流無刷電機的工作電壓以及工作電流進行檢測，并將檢測結果發送給所述MCU逆變控制驅動電路，由所述MCU逆變控制驅動電路根據位置檢測中點法結合ADC采樣法來確定反電動勢過零點，進而再延遲轉子30°電角度來確定電機的換相時刻，以驅動直流無刷電機進行緩慢加速直至達到預定轉速。

2.如權利要求1所述的一種基于無位置傳感器的直流無刷電機控制器,其特征在于，所述供電電路包括工頻變壓器、高壓濾波電路、低壓濾波整流電路和高壓直流電源；所述MCU逆變控制驅動電路包括MCU芯片、驅動電路和逆變電路；所述無傳感檢測電路包括電流采集模塊、電壓采集模塊和反電動勢過零檢測模塊；其中，所述高壓濾波電路的輸出端與電容預充電路連接，所述電容預充電路的輸出端與高壓直流電源連接，所述高壓直流電源的輸出端與與逆變電路連接，所述逆變電路的輸出端與直流無刷電機連接；所述工頻變壓器的輸出端與低壓濾波整流電路連接，所述低壓濾波整流電路的輸出端分別與MCU芯片以及驅動電路連接；所述反電動勢過零檢測模塊的輸入端分別通過電流采集模塊和電壓采集模塊與直流無刷電機連接，所述反電動勢過零檢測模塊的輸出端與所述MUC芯片連接。

3.如權利要求2所述的一種基于無位置傳感器的直流無刷電機控制器,其特征在于，所述電容預充電路由電阻、繼電器和電容組成，所述電容在充電的瞬間相當于斷路，當電源接通后首先通過電阻對電容進行充電，當電容的電壓達到預充值后MCU發送指令控制繼電器閉合。

4.如權利要求2所述的一種基于無位置傳感器的直流無刷電機控制器,其特征在于，所述逆變電路包括一個帶有六個開關管的IGBT功率驅動部件，該IGBT功率驅動部件分為三組開關管并構成三相橋，每組開關管又分為上管和下管，每組開關管中間引出抽頭，構成U-V-W三相動力，并與直流無刷電機的三相繞組相連接。

5.如權利要求2所述的一種基于無位置傳感器的直流無刷電機控制器,其特征在于，還包括電壓檢測電路，其輸入端與電容預充電路連接，其輸出端與MCU芯片連接。

6.如權利要求2所述的一種基于無位置傳感器的直流無刷電機控制器,其特征在于，還包括用于對直流無刷電機進行過載保護的保護模塊，其信號輸入端分別與驅動電路和逆變電路連接，其信號輸出端與MCU芯片連接。

7.如權利要求2所述的一種基于無位置傳感器的直流無刷電機控制器,其特征在于，還包括通信模塊，其輸入端與所述MCU芯片連接，其輸出端與外部控制終端連接。

8.一種基于權利要求2所述的直流無刷電機控制方法,其特征在于，包括如下步驟：

第一步，系統初始化的步驟：系統通電，使控制器的各個模塊完成上電動作，為控制器的后續動作完成準備工作；

第二步，初始轉子定位的步驟：無傳感檢測電路在檢測電壓過程中保持直流母線電壓恒定，然后依次施加六個檢測基本電壓矢量，同時采集直流母線電流最大的峰值，對應的檢測電壓矢量所在區間即轉子位置所在區間；

第三步，開環加速的步驟：當電機的轉子成功定位后，根據預定的換相邏輯依次導通功率開關，在加速期間，不斷的增加PWM的占空比來提高平均加載電壓值，同時減小切換周期，使轉子加速旋轉，直到滿足反電動勢過零點的檢測條件；

第四步，自控運行的步驟：采用增量PID控制方式，以速度環為外環，以電流環為內環對直流無刷電機進行雙閉環控制；

其中，速度環的控制方式為：速度環中，首先要讀取速度的給定的轉速，并將其和實際的轉速進行比較，計算偏差，根據速度環中的比例Kp和積分Ki的參數計算出電流環的給定值，然后更新電流環的給定，此時速度環控制結束；

其中，電流環的控制方式為：電流環中，首先根據速度環的輸出即為電流環的給定，跟實際的電流反饋值進行比較，計算偏差，根據電流環中的比例Kp和積分Ki的參數計算PWM的占空比，然后更新PWM的參數，計算出實際的轉速值，電流環控制結束。