[发明专利]无刷直流电机驱动控制器及无刷直流电机低噪声启动方法

说明书

本发明公开了一种无刷直流电机驱动控制器及无刷直流电机低噪声启动方法，无刷直流电机驱动控制器包括速度自适应估算器，用于估算电机转速和转子位置角，还包括反电动势变化率估算器，用于实时估计电动机感应电压变化趋势；低噪声启动方法为，根据估算得到的电机转速、转子位置角以及反电动势变化率，合理选择电机的初始启动位置角和启动频率，进而可靠启动电机；本发明能够在无传感模式下准确探测电机启动位置角和启动频率，完全消除常规无刷直流电机启动的高频脉冲噪声，实现无刷直流电机的低噪声启动。

技术领域

本发明涉及无刷直流电机(BLDC)的驱动控制，尤其涉及一种无刷直流电机驱动控制器，同时还涉及一种无刷直流电机低噪声启动方法。

背景技术

因为具有较高的工作效率，无刷直流电机得到广泛的应用。尽管通过轴位置传感器可以精确获取电机的转速和相位角度，但是由于传感器的安装非常麻烦，同时导致电机系统成本提高，因此采用无传感器的控制是非常有必要的。在无传感工作模式下，无刷直流电机的启动阶段，都需要预先判断转子的初始位置，如果不能准确找到初始位置，电机启动过程中有可能出现转子位置突变、反转，直接影响启动的平顺性，甚至导致电机启动失败。目前的无刷直流电机高性能控制如矢量控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)，都需要准确知道转子的初始位置，如果转子初始位置估计误差较大，会导致无法正确选择合适的电压矢量使之顺利启动。可见，转子初始位置判断的准确性会直接影响到电机的启动和加速性能。

现有的脉冲电压注入方案或者电感矩阵法都需要对电机施加高频脉冲电流，利用电机基本模型和磁路饱和特性辨识磁极初始位置。但是启动阶段注入的脉冲电流会在其频率和倍频处产生丰富的谐波，数千赫兹的谐波电流能激励出明显的可闻噪声，在家用等对噪声敏感的场合运行，产生了不好的用户体验。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能够准确估算电机转速、转子位置角，实时估计电动机感应电压变化趋势的无刷直流电机驱动控制器，同时，本发明还提供了一种无传感工作模式下使用的无刷直流电机启动方法，能够顺利实现无刷直流电机的低噪声启动。

技术方案：一种无刷直流电机驱动控制器，包括用于估算电机转速的速度自适应估算器，所述速度自适应估算器包括第一减法器、第一乘法器、第二减法器、第二乘法器、第三减法器、第一比例放大器、第一积分器和第一加法器；

所述第一减法器和第一乘法器串联后连接第三减法器的第一输入端，所述第二减法器和第二乘法器串联后连接第三减法器的第二输入端；所述第一减法器将第一反电动势实际值和第一反电动势估计值作差，得到第一误差电压；所述第二减法器将第二反电动势实际值和第二反电动势估计值作差，得到第二误差电压；所述第一乘法器将所述第一误差电压和第二反电动势估计值相乘，所述第二乘法器将所述第二误差电压和第一反电动势估计值相乘；所述第三减法器对所述第一误差电压和第二反电动势估计值的乘积与第二误差电压和第一反电动势估计值的乘积作差，得到第一误差；

所述第三减法器的输出端分别连接第一比例放大器和第一积分器，第一比例放大器的输出端连接第一加法器的第一输入端，第一积分器的输出端连接第一加法器的第二输入端；所述第一比例放大器将所述第一误差进行比例放大后输出，得到第一比例输出，所述第一积分放大器将所述第一误差进行积分后输出，得到第一积分输出，所述第一加法器对所述第一比例输出和所述第一积分输出求和，得到角频率估计值。

进一步的，所述速度自适应估算器还包括第二积分器，所述第一加法器的第一输出端连接第二积分器的输入端，所述第二积分器对角频率估计值进行积分累加，得到转子位置估计值。

进一步的，所述速度自适应估算器还包括第三乘法器和第四乘法器；所述第二积分器的第一输出端连接第三乘法器的第一输入端，所述第一加法器的第二输出端串接一反相器后连接第三乘法器的第二输入端；所述第一加法器的第三输出端连接第四乘法器的第一输入端，所述第二积分器的第二输出端连接第四乘法器的第二输入端；