[发明专利]一种无位置传感器的无刷电机初始位置检测方法

说明书

一种无位置传感器的无刷电机初始位置检测方法，涉及无刷电机转子位置检测技术领域，包括如下步骤：步骤一、给电机施加第一组控制脉冲和第二组控制脉冲，检测出分辨率为30°的电机转子初始位置角度；步骤二、根据步骤一检测到的电机转子初始位置角度，将所述电机转子初始位置角度设定为FOC的角度并给D轴施加一个电压，再将电机转子对齐检测到的电机转子初始位置角度；本发明采用给电机施加两组控制脉冲并进行相电压测量的方式可以检测到分辨率为30°的电机转子初始位置角度，再结合对齐的方式将电机转子对齐到检测到的角度位置；可以在大负载的情况下实现电机转子初始位置的准确检测，成功率高，用时短。

技术领域

本发明涉及无刷电机转子位置检测技术领域，特别涉及一种无位置传感器的无刷电机初始位置检测方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，永磁无刷直流电机在本体结构上更加简单，运行更加稳定可靠，调速性能更加优良，在工业控制领域和家用电器领域的应用越来越广泛。无刷直流电机在运行时，需要依靠位置传感器对转子位置进行检测，这使得电机的体积增大，制造成本增加，运行可靠性受到影响，为使无刷直流电机适用于更多场合，对于无位置传感器无刷电机控制技术进行深入研究具有重要意义，在无位置传感器无刷直流电机运行控制中，无位置传感器控制的难点是零速或低速启动，在零速或低速启动时初始位置的检测就显得尤为重要。初始位置检测，即在电机处于静止状态时进行电机转子位置的角度检测。

目前广泛使用的方法是通过给电机D轴施加一个电压让电机对齐到0°位置，但此方法在负载比较大时可能会对齐失败。目前，国内外已在无刷直流电机无感运行控制的方向上提出了很多简单有效的位置检测方法，如反电动势过零检测法、模型参考自适应法、状态观测器法等，但这些方法都无法在电机处于静止状态时获得转子位置信息，在有无反转起动的需求的场合，需要利用电感法对转子初始位置进行检测。虽然电感法可以在无感下估算转子初始位置，但是传统电感法为实现30°定位精度需要注入12个检测脉冲电压，导致定位时间较长，存在起动延时问题且精度难以保证。

针对电感法定位时间问题，国内外学者提出了诸多优化设计。赵白鸽在论文“基于线反电势估算的无刷直流电机无传感器控制方法研究[D].(哈尔滨工业大学，2017)”中利用磁路饱和效应原理，采用6个不同导通方向的检测脉冲电压进行位置检测，通过减少检测脉冲数的注入缩短了定位时间，但是该方法的检测精度仅达到了60°，通过牺牲检测精度来缩短定位时间。王华斌在论文“基于间接电感法的永磁无刷直流电机无位置传感器控制.重庆大学，2009”中结合了凸极式电机的凸极效应和磁路饱和效应原理，通过注入8次检测脉冲电压，利用端电压和电流信息判断转子初始位置，该方案在实现了30°高精度定位的基础上，减少了检测脉冲数，缩短了定位时间，但是相对于其他方案，该定位时间仍存在改进的空间。

发明内容

针对现有技术所存在的缺陷，本发明提出一种无位置传感器的无刷电机初始位置检测方法，本方法可准确识别转子初始位置的角度，检测精度高，用时短。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种无位置传感器的无刷电机初始位置检测方法，包括如下步骤：

步骤一、给电机施加第一组控制脉冲和第二组控制脉冲，检测出分辨率为30°的电机转子初始位置角度；

步骤二、根据步骤一检测到的电机转子初始位置角度，将电机转子初始位置角度设定为FOC的角度并给D轴施加一个电压，再将电机转子对齐检测到的电机转子初始位置角度。

进一步地，第一组控制脉冲分为第一阶段、第二阶段和第三阶段且每个阶段都包括驱动过程和续流过程，在驱动过程时分别给三相电机的任意两相施加控制信号，另一相关闭作为被测相，测量并读取被测相的相电压峰值；在续流过程时关闭控制信号，再次测量并读取被测相的相电压峰值；根据在驱动过程与续流过程读取的相电压峰值计算出相电压峰值的差值及差值绝对值，通过比较差值绝对值的大小得出最大的差值绝对值，最后根据差值绝对值以及另外两相的差值大小关系得出索引值M。