[發明專利]無位置傳感器無刷直流電機起動控制及低速運行方法

有效

• 申請號: 201910129141.6
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN109842340B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 姚緒梁;姜奕舒;林浩;王景芳;趙繼成;劉銅振;黃乘齊;馬赫;關越銘
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18;H02P21/24;H02P21/34;H02P7/28
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無位置傳感器無刷直流電機起動控制及低速運行方法，屬于電機起動技術領域。本發明通過脈沖產生模塊產生寬窄脈沖，位置檢測模塊利用電流傳感器檢測脈沖產生模塊作用下的電流響應，以確定轉子當前位置，利用轉速計算模塊估計轉子大致轉速，形成轉速閉環，最后通過Buck變換器調整輸出電壓，調節功率管的導通占空比調節輸出電壓。本發明實現了無位置傳感器無刷直流電機低速下運行，拓寬了無位置傳感器無刷直流電機的速度范圍，降低了無位置傳感器無刷直流電機檢測線電壓等信號時的高頻諧波，減小了無刷直流電機起動和低速運行過程中的轉矩脈動并提高了平均轉矩，有助于無刷直流電機的快速精確起動。

技術領域

本發明屬于電機起動技術領域，具體涉及一種無位置傳感器無刷直流電機起動控制及低速運行方法。

背景技術

無刷直流電機(Brushless DC Motor，以下簡稱BLDCM)具有結構簡單、控制方便和運行可靠等許多突出優點，因此被廣泛應用在各種領域。無刷直流電機的運行需要檢測六個離散的轉子位置來實現繞組換相，通常使用三個霍爾傳感器來提供位置信息。然而，轉子位置傳感器增加了成本和體積并且降低了可靠性。因此，無位置傳感器無刷直流電機及其控制方法成為了近些年來的研究熱點。無位置傳感器控制技術省去了位置檢測裝置，從而使系統體積更小、成本更低、可靠性更高。但是無刷直流電機在無位置傳感器控制時，起動過程仍然是一個技術難點。當電機處于靜止或低速運行狀態時，反電動勢過小無法檢測，所有基于反電動勢及其諧波無位置傳感器控制技術在此階段均不能應用。目前最常用的三段式起動法是一種開環起動法，在升速過程中不能確定轉子位置，會造成過大的起動電流，影響電機運行，平均轉矩過大，造成轉速波動。在母線電壓和電機負載發生變化時無法準確控制繞組換相，無法保證電機的可靠起動。

在張智堯《無位置傳感器無刷直流電動機無反轉起動及其平滑切換》的文章中提到了一種根據電動機定子鐵心飽和效應，利用窄脈沖檢測方法得到轉子位置信息與施加寬脈沖對電機加速的方法。按照一定通電順序給電動機兩相繞組施加固定寬度的寬窄電壓脈沖，對于相同的采樣間隔T，當窄脈沖對應的直流母線電流值大于寬脈沖對應的直流母線電流值時，改變電動機通電狀態進行換相，在得到轉子位置信息的同時也能加速電動機。本發明在此基礎上提出了一種改進的基于Buck變換器無位置傳感器無刷直流電機起動、低速運行及提高平均轉矩的控制方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無位置傳感器無刷直流電機起動控制及低速運行方法，

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于三分支神經網絡的目標追蹤方法，包括如下步驟：

步驟一：將無刷直流電機轉子預定位，在兩相電機繞組中施加窄脈沖電壓矢量，通過檢測直流母線電流的電流響應，判斷轉子所在扇區，將轉子位置鎖定在指定位置；

步驟二：利用脈沖產生模塊對兩相定子繞組施加周期為T_pulse的窄脈沖和寬脈沖，轉子初始位置與窄脈沖角度為150°、與寬脈沖角度為90°；

步驟三：檢測到每一扇區的30°位置，交換寬窄脈沖順序；

步驟四：采用相同的時間間隔T，采樣得到窄脈沖作用下對應的直流母線電流值i_short和寬脈沖作用下對應的直流母線電流值i_long；

步驟五：比較i_short和i_long的幅值大小，當i_short幅值大于i_long的時候，改變電動機通電狀態進行換相；

步驟六：根據經過相鄰前后扇區寬窄脈沖的數量、時間，得到轉速表達式為

其中m₁、m₂是前后扇區內脈沖數量，T_pulse是寬窄脈沖周期，n為轉速，單位是rad/s；