一种独立于转速的无刷直流电机位置检测方法
【专利摘要】本发明针对传统无刷直流电机无位置传感器反电势检测法中存在的局限性，尤其是在电机低速时实现困难的问题，提出了一种与转速无关的无刷直流电机无位置传感器控制位置检测方法。该方法是基于一个与转速无关的磁链函数实现的，能够在电机转速从接近为零到高速检测转子位置，给出换相信号，拓宽了无位置传感器运行的调速范围。本方法只需检测电机的三路端电压和母线电流即可，原理清晰，实现简单。
【专利说明】—种独立于转速的无刷直流电机位置检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电机控制领域，具体涉及的是一种无刷直流电动机无位置传感器控制的位置检测方法，是无位置传感器控制技术的创新。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机是一种新型的机电一体化电机，不仅结构简单、运行可靠、维护方便，还具有起动转矩大、效率高、寿命长、调速性能良好等优点，在航天、医疗、计算机、家用电器等各领域得到了广泛的应用。无刷直流电机分为有位置传感器控制和无位置传感器控制两种方法。有位置传感器控制实现容易，但是位置传感器的存在限制了该电机的应用范围。因此，如何实现无位置传感器的高性能控制，成为近年来无刷直流电机控制技术研究的重要方向。
[0003]目前，无位置传感器检测方法主要有以下几种:反电动势法、电感法、人工智能算法等。
[0004]反电动势检测法是通过检测电机的反电动势，并经过一定的处理来获得转子位置的方法。根据对反电势处理方法的不同，又可将反电势法分为反电势过零检测法、续流二极管法、反电势积分法、反电势三次谐波法等。其中反电势过零检测法简单方便，是目前最成熟有效也是应用最为广泛的一种无位置检测方法。由于反电势和转速成正比，反电势的检测存在一个致命的缺点:在转速很低时反电势很小甚至接近于零，无法通过检测反电势获得电机的过零点，限制了电机的调速范围和应用。
[0005]电感法是利用定子绕组电感与转子位置的对应关系来确定电机转子位置。通过在定子绕组中施加高频电压脉冲，检测产生的电流幅值的大小便可获得电感的差异，进而判断出转子磁极所处的位置。该方法在电机静止或低速时具有较好的检测效果，随着转速的增大，检测误差也越来越大，甚至会导致电机失步。此外，该方法需要频繁的检测绕组电感，实时性要求比较高，实现难度大。
[0006]人工智能算法包括模糊控制、神经网络控制和专家系统控制等。通过上述算法建立转子位置与电机相电压和相电流的关系。这些算法都有一定的应用价值，然而在技术上实现还有一定难度。
【发明内容】
[0007]针对传统无位置传感器转子位置检测方法的缺点，本发明提出了一种与转子速度无关的无刷直流电机位置检测方法。该方法与电机本身的参数无关，控制系统实现更简单、可靠。
[0008]检测方法的基本原理:假设无刷直流电机的定子三相绕组为星形连接，方波无刷直流电机的永磁体转子通常为面装式结构，没有阻尼绕组，忽略磁滞损耗和涡流损耗，不计磁路饱和的影响，忽略转子位置变化对电感的影响，则无刷直流电机的相电压方程可以表示为:[0009]
【权利要求】
1.一种无刷直流电机无位置传感器控制方法，在应用该方法的系统中包括三相交流电源、整流逆变电路、无刷直流电机、三相逆变器功率器件驱动电路、电压电流检测电路、光电隔离电路及微处理器单元，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤: 由微处理器单元中的模数转换通道对电机三相绕组的端电压和相电流进行采样，用基于简化L( 0 )函数的算法对采样信号进行处理，进而得到换相信号来实现无位置传感器控制； 其中，只需利用简化L(0)函数曲线的上半部分就能得到转子位置信息，标准的换相点出现在简化L(0)函数的波形峰值处，其具体操作方法是先将处理计算得到的简化L( 6 )函数值与预先设定的阈值相比较，达到阈值就认为换相时刻到来，发出控制信号使相应的相导通。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机无位置传感器控制方法，其特征在于:对电机母线电压以及端电压进行分压，通过线性光耦实现强弱电的隔离，经钳位二极管送入微处理器单元。
3.根据权利要求1所述的无刷直流电机无位置传感器控制方法，其特征在于:电机电流经霍尔电流传感器输出后，经过采样电阻转变成电压信号，再经电压跟随、滤波、偏置、反相处理后送入微处理器单元。
4.根据权利要求1所述的无刷直流电机无位置传感器控制方法，优选地，阈值为35。
【文档编号】H02P6/18GK103560725SQ201310577234
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】林明耀, 顾伟康 申请人:东南大学