[发明专利]一种无位置传感器无刷直流电机换相位置修正系统及方法

说明书

本发明公开了一种无位置传感器无刷直流电机换相位置修正系统及方法，包括直流电源、三相全桥逆变器、无刷直流电机、端电压降压与滤波电路、反电势过零点检测电路、直流母线与b相端电压检测电路、数字信号处理器和PWM信号驱动电路；本发明通过检测直流母线电压与端电压，能够同时补偿滤波导致的反电势过零点偏移、硬件电路器件延时和软件计算延时导致的换相位置偏移。与现有无位置传感器无刷直流电机换相位置修正系统相比，本发明所需检测量少，计算工作量小，可以快速准确地修正转子换相位置偏移，获得准确的转子换相位置，提高无刷直流电机的控制和运行性能。本发明通用性强，适合用于采用多种控制策略的无位置传感器无刷直流电机控制系统。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种无位置传感器无刷直流电机换相位置修正系统及方法。

背景技术：

无刷直流电机因具有结构简单、运行平稳、效率高与维护方便等优点而被广泛应用于家用电器、仪器仪表、化工轻纺、办公自动化设备与医疗器械等领域。无刷直流电机需要根据转子位置提供三相绕组的换相信息，但位置传感器的安装既增加了电机的体积和成本，又增加了信号线的数量，会使电机运行可靠性降低。为使电机能够在复杂的工作环境下稳定运行，无刷直流电机的无位置传感器控制技术日益受到人们的关注。无位置传感器无刷直流电机最常用的位置检测方法是反电势过零点法，它根据反电势过零点来确定转子换相位置，但该法会受到反电势过零检测电路中滤波电路导致的相位偏移、检测电路器件延时及控制芯片软件计算延时等因素导致的相移影响，使换相位置检测不准确，导致换相位置发生偏差，电机的控制和运行性能变差，严重时甚至可能导致电机失步。基于上述原因，研究能够获得准确的转子换相位置的控制系统成为推广无刷直流电机应用过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无位置传感器无刷直流电机换相位置修正系统及方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种无位置传感器无刷直流电机换相位置修正系统，包括直流电源、三相全桥逆变器、无刷直流电机、端电压降压与滤波电路、反电势过零点检测电路、直流母线与b相端电压检测电路、数字信号处理器和PWM信号驱动电路，所述三相全桥逆变器用于将所述直流电源提供的直流电逆变成交流电给所述无刷直流电机的三相绕组供电，所述无刷直流电机的三相绕组端电压经过所述端电压降压与滤波电路连接后送入所述反电势过零点检测电路，在直流母线和所述无刷直流电机的b相绕组出线端连接所述直流母线与b相端电压检测电路，所述数字信号处理器分别与所述反电势过零点检测电路、所述直流母线与b相端电压检测电路和所述PWM信号驱动电路连接，所述PWM信号驱动电路的输出端和三相全桥逆变器连接。

优选的，所述数字信号处理器对反电势过零点检测信号、直流母线电压和b相端电压检测信号进行处理后，获得换相位置信号，再根据换相逻辑产生PWM脉冲信号，送到所述PWM信号驱动电路。

优选的，所述反电势过零点检测电路将检测信号送入所述数字信号处理器的捕获电路模块，所述直流母线与b相端电压检测电路将检测信号送入所述数字信号处理器的A/D转换电路模块。

优选的，所述数字信号处理器对信号进行处理后产生PWM脉冲信号送到所述PWM信号驱动电路，经过所述PWM信号驱动电路的处理送到三相全桥逆变器控制全桥逆变器功率开关的通断。

一种无位置传感器无刷直流电机换相位置的修正方法，所述方法包括如下步骤：

数字信号处理器根据过零点检测电路送入的信号计算得出过零点相位偏移角；

数字信号处理器根据直流母线电压和b相端电压检测值计算得出b相下管的换相位置滞后角度；

数字信号处理器根据b相绕组端电压检测值计算得出b相上管的换相位置滞后角度；

根据过零点相位偏移角、b相下管的换相位置滞后角度和b相上管的换相位置滞后角度得出转子实际换相位置相对于反电势过零点的滞后角度；