[发明专利]一种无位置传感器直流无刷电机的换相校正方法

说明书

本发明涉及一种无位置传感器直流无刷电机的换相校正方法，利用三段式启动方式启动；选择线电压差信号，进行采样并滤波；以滤波后的线电压差信号过零点滞后30°对应的时间作为换向时间点；通过控制器对线电压差采样值进行积分运算，获得线电压差信号在对应相60°导通区间内积分值d；根据积分值d，获得换向延迟角θ，θ和d之间满足关系：p为极对数，K_e为反电动势常数；根据θ，获得延迟时间T_θ，T_θ与θ之间满足关系：T为电机转动360°电角度时间；在下一导通周期提前延迟时间T_θ进行换向信号导通。本发明无需构造电机虚拟中性点，减少硬件和成本，对所有导致换相误差的因素造成的滞后等都进行补偿。在一个导通周期内可以检测出换相点延迟角度，具有快速性。

技术领域

本发明属于直流无刷电机控制领域，涉及一种无位置传感器直流无刷电机的换相校正方法。

背景技术

直流无刷电机具有高效率，高功率密度和高速运行范围等各种有利特性。此外与换向器、电刷的机械结构的直流电机相比，直流无刷电机具有比较小的电磁和机械噪声。直流无刷电机需要六个离散的转子位置信号进行换相。通常这六个位置信号是由三个霍尔传感器来产生的，但是采用该方法不仅增加了系统的功耗，还降低了系统的可靠性。因此利用无位置传感器换相技术是一个较好的选择，也是近几年直流无刷电机控制技术研究热点之一。

工程上采用最广泛的直流无刷电机无位置传感器控制系统换相方法是反电动势过零点法，但是这种方法需要重新构造中性点来获取端电压，并且需要通过低通滤波器来滤掉高频干扰，滤波器造成的滞后与系统其他的误差共同造成了换相点的延迟。这样延迟的换相点，会对电机产生较大的转矩脉动，影响电机的运行，并产生噪声。2010年李自成的博士论文“无刷直流电机无位置传感器控制关键技术研究”提出了了一种利用线电压差来获取反电动势过零点的方法，这种方法不需要重新构造电机的中性点，但是在这篇文章中只是针对滤波器带来的滞后角度进行补偿，没有考虑到系统其他的可能因素，如PWM死区时间、重载状态下的续流等带来的换相点滞后。2006年外文文献“Optimal commutation of aBLDC motor by utilizing the symmetric terminal voltage”提出了一种基于虚拟换相点的方法，但是这种方法引入了新的硬件电路。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种通过对线电压差进行积分获取换向延迟角并进行补偿的无位置传感器直流无刷电机的换相校正方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种无位置传感器直流无刷电机的换相校正方法，包括以下步骤：

步骤1：利用三段式启动方式启动无位置传感器直流无刷电机；

步骤2：检测线电压信号，根据导通相，选择直流无刷电机线电压差信号，对相应线电压信号做差，获得选定的线电压差信号，对线电压差信号进行采样，并对线电压差信号进行滤波；

步骤3：在滤波后的线电压差信号过零点滞后30°对应的时间点导通位置换向信号；

步骤4：通过控制器对线电压差的采样值进行积分运算，获得选定的线电压差信号在对应相的60°导通区间内的线电压差信号积分值d；

步骤5：根据线电压差信号积分值d，获得换向延迟角θ，换向延迟角θ和线电压差信号积分值d之间满足关系：

其中，p为直流无刷电机的极对数，K_e为直流无刷电机的反电动势常数；

步骤6：根据换向延迟角θ，获得延迟时间T_θ，延迟时间T_θ与换向延迟角θ之间满足关系：

其中，T为直流无刷电机转动360°电角度所用时间；