[發明專利]一種基于反電動勢法改進的無刷直流電機控制方法

在審

• 申請號: 202110300399.5
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112865619A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 于德亮;倪勁松;王兆天
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種適用于無刷直流電機低速運行時的無位置傳感器控制方法，屬于電機驅動控制系統的技術領域。本發明為了解決現有的無位置傳感器方法無法適用于無刷直流電機的低速運行問題。本發明所提出的新方法基于傳統的反電動勢法改進，提出了一種新的線間反電動勢過零點精確檢測算法。本發明基于無刷直流電機的數學模型計算線間反電動勢；然后，使用截止頻率可變的低通濾波器(LPF)來減小線間反電動勢中的干擾信號；最后，通過檢測線間反電動勢的過零點獲得換向信號。然而，換向信號被低通濾波器(LPF)延遲，為此，基于三相反電動勢，提出了一種新的補償算法，包括開環和閉環來補償換相誤差；而且速度反饋在低速時延遲大。在此基礎上，提出了一種新的速度計算算法來減少延遲。從而實現了無刷直流電機在低速下的穩定換向和運行。

技術領域

本發明涉及電機驅動控制系統的技術領域，特別是涉及一種基于反電動勢法改進的無刷直流電機控制方法。

背景技術

無刷直流電機因其動態響應快、體積小、效率高、結構簡單，已廣泛應用于家電、航天航空、汽車產品等領域。隨著永磁新材料與電力電子技術的不斷發展，無刷直流電機的應用領域也在不斷拓展。驅動無刷直流電機的轉子位置信號一般由安裝在電機定子上的霍爾傳感器給出，而位置傳感器的應用，增加了電機體積及系統成本，并且其安裝精度將直接影響電機的運行性能，降低了可靠性，因此無位置傳感器技術已成為研究熱點。目前，已提出了大量無位置傳感器控制方法，主要有反電勢法、磁鏈法、電感法、人工智能法等，最常用的便是反電動勢法。

而大容量的無刷直流電機使用的低速工況也同樣應用在眾多領域，但這種低速工況下無刷直流電機若使用反電動勢法進行無位置傳感器換相，存在反電動勢幅值過低難以檢測過零點的問題。故在不安裝位置傳感器的前提下，如何獲取低速工況下無刷直流電機的可靠換相信號成為了難題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明根據傳統的反電動勢法進行改進，間接檢測線間反電動勢過零點，提出了一種基于反電動勢法改進的無刷直流電機控制方法。

一種基于反電動勢法改進的無刷直流電機控制方法，包括以下步驟：

根據無刷直流電機的數學模型確定反電動勢理想情況下的波形；

確定無刷直流電機理想情況下線間反電動勢表達式，進而得到相應的波形結果；

根據無刷直流電機線間反電動勢表達式獲取線間反電動勢，再將獲取的信號進行數字濾波來消除干擾信號；

根據無刷直流電機線間反電動勢的波形變化趨勢處理該信號，在每個區間分別利用兩個變化趨勢不同的線間反電動勢作除法運算，得到幅值較高的檢測信號檢測線間反電動勢過零點，從而達到換相目的并計算得出當前轉速。

進一步的，由于測量的端電壓和相電流受到噪聲的干擾，因此引入了低通濾波器(LPF)來消除干擾，為了消除低速時的噪聲，傳統方法通常設置截止頻率非常小的LPF；

然而，具有小截止頻率的LPF將導致兩個嚴重的問題，一種是相位延遲會因為速度低而快速增加，另一個是當速度增加時，濾波后的信號很容易失真；針對這些問題，提出了一種截止頻率可變的數字LPF；

它的截止頻率隨著速度的增加而增加，隨著速度的降低而降低，數字LPF的功能是：

f_c＝k_cf；

其中ω_c為截止角速度，f_c為截止頻率，k_c為比例系數在0到1之間。