[發明專利]一種無刷直流電機最小二乘分類調速方法

有效

• 申請號: 201810035364.1
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108183639B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 陳少斌;蘇堅堅;黃宴委;黃文超
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;薛金才

本發明公開了一種無刷直流電機最小二乘分類調速方法，包括步驟：1）利用安裝有位置傳感器的同種電機，檢測電機轉子位置并調速，同時檢測反電動勢信號；2）以反電動勢信號為輸入，過零點信號為輸出，進行最小二乘分類器的離線訓練；3）利用訓練好的最小二乘分類器對無刷直流電機控制系統的反電動勢數據進行分類，獲得過零點時刻，從而計算電機轉速和換相信號，實現換相，將電機轉速反饋到無刷直流電機控制系統的PID控制器中計算控制量，實現調速。本發明實現了無刷直流電機無位置傳感器的控制，利用最小二乘分類器對反電動勢分類，用于過零點信號估計，對非常規的反電動勢過零點檢測更準確。

技術領域

本發明涉及無刷直流電機控制技術領域，具體涉及一種無刷直流電機最小二乘分類調速方法。

背景技術

無刷直流電機若用反電動勢過零點確定換相時刻，便不需要安裝霍爾傳感器來檢測轉子位置，通常檢測非導通相端電壓計算出反電動勢，然后通過檢測反電動勢零點來獲得換相信號，但反電動勢檢測方法由于硬件電路開的關噪聲、外界噪聲等，若負載增加則信噪比降低，檢測到錯誤過零點的概率很高，速度變化也可能使繞組的特性改變，引起反電動勢波動，由此引起的虛假過零點使得電機換相時刻難以確定，換相時刻不準確導致了轉矩脈動使無刷直流電機抖動，為了實現電機的平滑調速，必須解決反電動勢法存在的上述問題。

本文設計了一個反電動勢零點分類器對所有檢測到的反電動勢進行分類，非零點歸為一類，零點歸為另一類，這樣就能用該反電動勢分類器檢測出過零點了。最小二乘分類器能在保證較高的準確率的同時，將計算量最大限度減小，將其應用于嵌入式系統中如DSP能夠滿足。迄今為止，采用最小二乘反電動勢分類器測速的無刷直流電機無位置傳感器調速尚未出現。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種無刷直流電機最小二乘分類調速方法，以解決現有控制方法中反電動勢過零點檢測不準確的問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種無刷直流電機最小二乘分類調速方法，包括：

步驟S1：采集離線訓練數據，利用安裝有位置傳感器的同種電機，檢測電機轉子位置并調速，同時檢測反電動勢信號；

步驟S2：以反電動勢信號為輸入，過零點信號為輸出，進行最小二乘分類器的離線訓練；

步驟S3：利用采樣電路對無位置傳感器的無刷直流電機控制系統的反電動勢數據進行采樣，利用訓練好的最小二乘分類器對在線反電動勢數據進行分類，獲得過零點時刻，從而計算電機轉速和換相信號，實現換相，將電機轉速反饋到無刷直流電機控制系統的PID控制器中計算控制量，實現調速。

進一步地，所述步驟S2具體為：

離線訓練最小二乘分類器，保留p拍的反電動勢信號{e(k-1),…,e(k-p)}在時間軸上顯示出來，每個周期都只有一個過零點，標記出過零點，過零點樣本的輸出為y(k)=1，非過零點樣本的輸出為y(k)=0；p拍的反電動勢輸入信號{e(k),…,e(k-p+1)}和p拍的輸出信號{y(k),…,y(k-p+1)}作為訓練樣本，求解特征向量x(k)為：x(k)=P(y(k-1),...,y(k-n),e(k),...,e(k-n))，其中e(k),…,e(k-n)和y(k),…,y(k-n)分別為分類器第k時刻的輸入和輸出，n表示輸入和輸出的拍數；基于最小二乘法構建最小二乘分類器。

進一步地，所述步驟S3中獲得過零點時刻的具體方法包括：

采用三段式啟動法啟動電機，分為轉子預定位、升頻升壓同步運行、切換自同步運行三個階段，啟動完成后不斷檢測到穩定的反電動勢；