[发明专利]一种直流无刷电机无位置传感器电机启动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种直流无刷无位置传感器电机的启动方法。

背景技术

直流无刷电机因其节能、噪音小、结构紧凑、寿命长等特点在电机应用领域得到广泛应用。通常，直流无刷电机一般采用位置传感器来确定转子位置，但位置传感器的使用不仅提高了应用成本、增加了电机生产工艺的复杂，而且降低了系统可靠性和抗干扰能力，因此，无位置传感器直流无刷电机控制方法已成为研究的一个热点。

当前，常见的直流无刷电机无位置传感器控制方式有反电势过零法、续流二极管法、反电势三次谐波法等方法。其中，反电势过零法是最简单、最成熟的无位置传感器控制方法。根据直流无刷电机的运行原理可知，当磁通量保持不变时，反电势大小与转速成正比关系。因此，在速度为零或速度很低时，反电势检测不到。在这种情况下，采用反电势法无法获取有效的转子位置，难以启动，所以，需要采用其他方式来启动电机。

为保证电机正常启动，三段式启动法是一种常见的方法。传统的三段式启动方法首先在电机静止状态下完成转子位置的定位，然后根据预先设定的加速曲线进行开环加速，最后当检测到的反电势稳定可靠后切换闭环运行。在这个过程中，转子的磁势需要在一定范围内滞后于绕组合成的磁势，以便进行加速。在电机空载的情况下滞后角度较小，启动成功率高，但在电机负载变化较大的情况下，滞后角度较大，在加速过程中容易产生失步，从而导致电机启动的失败。因此，如何提高电机启动的可靠性及启动过程对负载变化的适应能力一直是该领域的技术难题。

发明内容

针对现有三段式启动方法中存在的上述问题，本发明实现了一种“定位-二次加速”启动方法，该方法能够更加可靠的对电机进行启动，并对电机负载的变化具有较强的适应能力。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种直流无刷电机无位置传感器电机启动方法，所述电机由定子和永磁体转子组成，其特征在于，启动方法包括：

预定位步骤、对所述定子施加使所述转子定位到预定位置的电压U持续T₁时间；

循环加速步骤、对所述定子施加使所述转子加速旋转的电压U持续T₂时间并同步检测转子的位置信号；当在运行过程中检测到过零点的位置信号，立即换向，进入闭环加速过程；否则，对所述定子施加电压U持续T₁时间并同时检测转子的位置信号，当检测到过零点的位置信号，立即换向，进入闭环加速过程，未检测到过零点的位置信号，则增大电压U并重复本步骤；

闭环加速步骤、由开环控制切换到闭环控制使所述转子进入闭环加速过程。

所述预定位步骤中的电压U大小为在负载情况下使转子转动的最小等效电压。

所述T₁主要根据电机的KV值和检测电路的灵敏度确定，方法是：以T₁、T₂、T₁、T₂、T₁、T₂为换向间隔运行时，反电势的大小应能被检测到。

所述T₂的大小为T₁的1/12～1/6。

所述循环加速步骤中增大电压U的增量根据负载情况调节，一般不超过1%，调节间隔为1ms。另外电压U的最大值应保证不发生过流现象。

所述中间位置和所述预期定位位置之间的电气角度的范围是30°- 60°。

所述中间位置和所述预期定位位置之间的电气角度为30°。

所述转子位置信号的检测方法是九电阻法；同时采用比较器复用的方式，以减少比较器的差异对位置信号的影响；并且在检测过程中应避开PWM的开关干扰，选择在PWM打开或关断期间进行。

所述可靠的转子位置信号，一般是由瞬时反电势产生，因为此时平均反电势较低而瞬时反电势可能较高。

其中所述增加所施加电压的大小，应保证再启动过程中不发生过流现象和失步现象。

根据上述技术方案，首先将电机的转子定位到预期位置，然后在该预期位置通过电压T₂的一次加速、电压T₁的二次加速进行两次加速过程，并同时进行转子位置的检测。如果这个过程中检测不到位置信息，那么继续增加电压，重复进行循环加速和检测过程。这样一旦电机检测到稳定的过零点，电机即可进入闭环加速过程。因此，只要电机的负载是在一定范围内发生变化的，那么在电压的增大过程中肯定能够找到一个电压值，使得转子达到相应的转速，进而检测到稳定的反电势，从而切入闭环加速过程。