[发明专利]无位置传感器无刷直流电机准闭环启动方法

说明书

技术领域

本发明属于机械工程领域，涉及一种无位置传感器无刷直流电机准闭环启动方法。

背景技术

无刷直流电机采用高磁能稀土永磁材料，具有体积小、质量轻、效率高、损耗小等特点，已广泛应用于航空、航天、机械、汽车等工业领域。通常，无刷直流电机一般采用位置传感器确定电机转子位置，但安装位置传感器提高了系统成本、增加了系统复杂性，降低了系统可靠性和抗干扰能力，这些问题将直接增加生产工艺的复杂度，有的甚至严重影响系统的使用寿命，因此无位置传感器无刷直流电机控制技术已成为当今研究的一个热点。目前，对无位置传感器无刷直流电机的研究主要有反电动势过零点检测法、续流二极管导通检测法、磁链法、反电动势三次谐波检测法等方法。其中，反电势过零检测法由于其成本低，性能稳定，已成为无位置传感器无刷直流电机控制技术中最为成熟的一种方法。但是，当电机处于静止或低速状态时，电机反电势为零或无法有效检测，这样就无法保证电机正常启动与运行。常用的基于反电势启动方法主要有三段式启动法、升频升压启动法、多脉冲检测法等方法。在此基础上国内外专家对无位置传感器无刷直流电机的启动方法做了大量深入的研究与探索，Behzad Asaei、Alireza Rostami等人【相关文献：A novel starting method for BLDC motors without the position sensors[J].Energy Conversion and Management，2009(50)：337-343】提出了一种无位置传感器无刷直流电机无反转起动方法，通过在直流母线上增加一个电流传感器，然后通过交替给电机绕组输入直流电流，通过等效电路计算定子电感来确定转子位置；史婷娜、吴曙光等在中国电机工程学报的《无位置传感器永磁无刷直流电机的起动控制研究》中，根据无刷直流电机的起动换相时刻与直流母线电压直接相关的特点，提出一种插值起动方法，另一文献[王迎发，夏长亮，陈炜.基于模糊规则的无刷直流电机起动策略[J].中国电机工程学报，2009]提出一种基于模糊规则的无刷直流电机起动策略，通过模糊规则对换相指令进行在线调整，也可以避免电机起动过程中失步现象，但都没有考虑变负载转矩的影响；文献[刘玉庆，王冉冉.基于DSP的永磁无刷直流电动机起动策略[J].山东大学学报，2004，34(1)：47-50]采用端电压过零检测法和预定位起动方法实现电机启动控制，但启动过程中电流偏大；文献[林潇，潘双夏，胡晓杭.一种无位置传感器BLDC零启动的纯硬件实现方法[J].浙江大学学报，2008，42(9)：1591-1596]提出了一种可完全替换3路霍尔传感器的无刷无位置传感电机零启动的纯硬件方法，弥补了传统无传感控制策略运算要求高、成本大、可靠性不高、30°软件时延的缺点；文献[邹继斌，江善林，张洪亮.一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法[J].电工技术学报，2009，24(4)：48-53]提出一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法，设计了通过定子绕组的三相端电压提取反电势的基波信号的新型电路，研究了一种与电机转速无关的固定相位滞后的开关电容低通滤波器，在电机转速变化的情况下，相位滞后90°电角度不变，得到无需相位补偿的转子位置信号；文献[茅正冲.无传感器无刷直流电动机起动过程分析[J].微电机，2008，41(1)：82-84]通过仿真确定定位和起动过程中控制器的相关参数，解决了定位过程中初始角位于死角时无法定位和起动中失步的问题，但未能给出实验证明；文献[孟光伟，李槐树.无位置传感器双绕组永磁BLDCM起动控制系统[J].电力自动化设备，2011，31(3)：40-45]提出了具有SVPWM控制和电流调节控制的无位置传感器双绕组无刷直流电机的起动控制，但起动过程存在较大转速波动；文献[李凤祥，朱伟进.一种新无刷直流电机无位置传感器零起动方法[J].电力电子技术，2011，45(2)：100-102]改进了反电势过零检测电路，提高了反电动势检测灵敏性和可靠性，但加速过程中性能难以保证。以上启动方法普遍存在软件算法比较复杂，成本较高，电机参数及环境变化对系统启动性能影响较大等缺点，因此有必要设计一种成本低、可靠性较高、环境变化影响较小的启动方法。