[发明专利]一种高速无刷直流电机无位置传感器控制电路及其反电势相位补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速无刷直流电机无位置传感器控制电路及其反电势相位补偿方法。

背景技术

无刷直流电机(Brushless DC Motor，BLDCM)具有结构简单、调速性能好、效率高和适应环境强等优点。目前，全球主流的BLDCM控制方式可分为两种：带位置传感器的控制和无位置传感器的控制。带位置传感器的电机在电机生产时需要安装位置传感器来检测转子当前的位置，在一些工作环境的温度过高的工况下，位置传感器工作不稳定会产生错误的换相信号使电机失步甚至堵转，从而带来严重的后果。无位置传感器控制能够克服在实际工况下位置传感器所带来的问题，故在一些高温工况下一般选择无位置传感器的BLDCM。通过数字信号控制器(Digital Signal Controller，DSC)运算的方法可实现对无位置BLDCM的控制。

考虑到工业现场的要求，牵引器所选用的BLDCM转速较高，因此产生的各相相电压频率较大。由于各相相电压信号的处理电路存在一些非线性元件，所以信号处理时带来了一定的相位滞后，使得电机的换相点偏离电机的最佳换相点，导致电机运转不平稳，振动或噪声过大，严重时可能使电机失步。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种高速无刷直流电机无位置传感器控制电路及其反电势相位补偿方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高速无刷直流电机无位置传感器控制电路，包括了三相绕组 M1、M2和M3，在每一相绕组上均耦接有两组功率管，所述6组功率管为VT1、VT2、VT3、VT4、VT5和VT6，其中，VT1和VT4耦接在M1 上，VT3和VT6耦接在M2上，VT2和VT5耦接在M3上，在每一个功率管与对应的绕组间均并联有二极管，在每一相绕组上均耦接着滤波电路。

作为本发明的改进，所述滤波电路包括了相互串联的相电阻R、电感L和电机电枢，所述的三组滤波电路相互并联。

一种高速无刷直流电机无位置传感器控制反电势相位补偿方法，包括了如下步骤：

a.采集三相信号反电势；

b.将中心节点电压与相电压进行比较；

c.触发PWM中断服务函数来检测反电势；

d.利用择多函数检测反电势是否过零点，如结果为是，则进入步骤e，如结果为否，则返回到步骤c中并进行相位补偿；

e.根据电机当前转速计算延时时间；

f.触发换相定时器；

g.电机换相。

作为本发明的改进，步骤d中，相位补偿包括了如下步骤：

1)、计算电机转速；

2)、查相位补偿表，并根据相位补偿表得出补偿角度；

3)、在进行补偿后延时30°换相。

作为本发明的进一步改进，PWM中断服务函数计算公式为

Δ_φ＝arctan(2π R1 R2C1f/R1+R2)。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过PWM中断服务函数计算公式实现对无位置传感器BLDCM的控制，针对BLDCM在转速较大的情况下，无法实现“最佳换相逻辑”的问题进行研究。通过理论和试验分析，提出了反电势过零点后一种动态相位补偿的方法，使电机接近“最佳换相逻辑”运行，使电机调速范围变大，增强了电机的工作稳定性，提高了工作效率。

附图说明

图1为理想信号下反电动势、电流波形与功率器件导通关系图；

图2为本发明实施例中BLDCM的主电路图；

图3为电机主流程图；

图4为换相程序流程图；

图5为5330r/min下未进行相位补偿波形；

图6为5330r/min下进行相位补偿波形图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。