[发明专利]一种无刷直流电机的开环启动方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车空调鼓风机用无刷直流电机的启动方法，更具体地说，涉及一种无刷直流电机的开环启动方法及系统。

背景技术

目前，汽车空调鼓风机用直流电机由于采用车载电源供电，对直流电机要求低能耗、高输出、寿命长，因此通常采用无刷直流电机。由于无刷直流电机的控制比较复杂，现有传统的控制方式是基于传感器的控制方式。汽车信号单元发出控制信号给无刷直流电机的控制单元，通过改变无刷直流电机的相A、相B、相C的通电顺序使无刷直流电机本体转动起来。其步骤是：第一步，通电后的传感器部的传感器A、B、C将当前无刷直流电机转子的位置信息传输给无刷直流的电机控制单元；第二步，无刷直流电机的控制单元根据当前无刷直流电机转子位置对应的加电顺序给无刷直流电机本体的相A、相B、相C进行通电，无刷直流电机通电后在磁场力的作用下就可以转动起来，然后重复第一步。这样的控制方式简单，转子定位准确，依靠安装在无刷直流电机内部或者控制器上面的传感器反馈的编码信号进行无刷直流电机转子位置检测和换相。但汽车级的传感器价格一般比较昂贵；并且汽车通常工作在工况条件比较恶劣的环境中，传感器长期在这种环境中工作容易损坏，维护的成本随之升高；再有就是传感器的安装要求非常严格，一般很难避免安装误差，这就容易导致无刷直流电机换相的超前或者滞后，影响到无刷直流电机的输出效率。

基于上述控制方式的缺点，目前国内外汽车厂商大多采用无传感器的无刷直流电机控制系统，该系统可以避免对传感器的依赖性，制造成本也可以降低；但是该系统的控制难度较大，主要体现在电机的启动阶段。因此，电机启动也成为国内外对于无传感器的无刷直流电机控制的研究重点之一。

目前，采用的无传感器的无刷直流电机的启动方法是，先是通过短时脉冲的方式检测母线电流的变化来定位无刷直流电机转子的位置，然后利用电流差值在电流阈值范围内作为换相条件，此种方法可以实现无刷直流电机的启动，但是当无刷直流电机转子的初始位置和加脉冲的位置呈0°或者180°电角度的时候，第一次预定位就无法使转子锁定在60°的电角度范围内，同时在低速时电流采集误差大，实现起来难度高，对算法的要求高。

另外，现有其它的升频升压同步启动法、短时检测脉冲转子定位启动法、预定位启动法。这些方法都存在启动阶段抖动噪声大，不能平稳启动，启动失败频率高；依靠电流续流启动电流大，低速时功耗高；达到预定RMP时间长，很难满足汽车空调系统的快速启动要求；低速时依靠检测反向电动势计算过零点失败几率大的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种无刷直流电机的开环启动方法及系统，通过采用加两次相邻电角度脉冲使转子定位的方式，采用给定PWM占空比和换向时间的方式，以及通过三相端电压和中心点电压波形的关系寻找过零点的方式，能够实现无刷直流电机的快速稳定启动，且启动电流小，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的

一种无刷直流电机的开环启动方法，包括:

步骤1：向电机施加两次相邻60°或120°电角度的短时脉冲，完成转子初始位置的定位；

步骤2：设置加速步数，以及每一步对应的PWM占空比和强制换向时间；

步骤3：按定位后的换向顺序给电机加电，强制电机工作；

步骤4：获取电机每一步对应的三相波形和中心点波形；

步骤5：判断电机每一步对应的三相波形和中心点波形是否均有交点，若否则执行步骤6，若是则执行步骤7；

步骤6：重新设置步骤2中的PWM占空比和强制换向时间后，重复步骤2至步骤5；

步骤7：获取电机的转速，并判断所述转速是否达到预设转速，若否则执行步骤8，若是则执行步骤9；

步骤8：增大步骤2中的加速步数后，重复步骤2至步骤7；

步骤9：完成电机的启动。

优选地，所述步骤1向电机施加两次相邻60°或120°电角度的短时脉冲，完成转子定位具体为：

确定电机相邻60°的正转顺序或相邻120°的反转顺序；

给定PWM占空比和执行时间给电机通电；

给定相同的PWM占空比和执行时间，按照相邻60°或120°的顺序给电机再次通电；

以电机转子停止的位置作为转子的初始位置。

优选地，所述获取电机每一步对应的三相波形和中心点波形具体为：

通过示波器获取电机每一步对应的三相波形和中心点波形。