[发明专利]基于端电压过零点和状态寄存器信号存储的位置检测方法

说明书

本发明涉及一种基于端电压过零点和状态寄存器信号存储的位置检测方法，针对换相续流干扰信号的规律性，考虑对干扰信号加以利用，而不是对其进行滤波处理。采用寄存器记录端电压过零点信号的状态序列，根据前两个的过零点状态来判断当前的过零点信号是否是正确的过零点信号。与现有技术相比，提出的基于状态寄存器存储部分过零点，根据前两个端电压过零点来判断当前过零点有效与否的方法比较简单，相比于传统的无位置方法不需要增加额外的硬件电路，占用的计算机资源也更少。

技术领域

本发明属于无刷直流电机无位置传感器方法，涉及一种基于端电压过零点和状态寄存器信号存储的位置检测方法。

背景技术

随着全球能源供应紧张,环境问题日益突出,人们努力寻找新能源替代传统化石能源。燃料电池是一种由外部提供氧化剂和还原剂的电池,氧化剂可以是空气中的氧气、纯氧,还原剂通常是氢气、甲烷、煤气等,氧化剂与还原剂在燃料电池堆中发生反应,生成水和二氧化碳。氢燃料电池生成物只有水，具有高效，零污染的特点，近年来在汽车、无人机领域受到广泛研究。

燃料电池无人机在高空飞行时，由于空气稀薄，需要空气压缩机增压以提供足够的氧气。为了减小空压机的体积和重量，需要采用超高速无刷直流电机驱动(已知最高转速为100万rpm)，低温、潮湿等恶劣环境可能会造成位置传感器失效，因此研究超高速无刷直流电机的无位置传感器意义重大。

反电势过零点检测法是目前最常用的无位置传感器方法，由于电枢绕组呈现电感性，在换相时会产生续流现象，进而对过零点信号产生干扰。加入低通滤波可以对干扰信号进行抑制，但是会带来一定的信号延迟，在高速时该延迟可能造成较大的位置误差，使电机失步。此外，还有人采用固定延迟时间的滤波器，通过补偿可以得到无滤波延迟的过零点，但是超高速无刷直流电机工作速度范围很宽，在低速、高速、超高速阶段需要不同的固定滤波时间。由于电机的速度是有波动的，在不同速度阶段切换时经常会出现延时和补偿不对应，造成更大的位置误差，甚至使电机失步停转。

文献Jiang Q,Bi C,Huang R.A new phase-delay-free method to detect backEMF zero-crossing points for sensorless control of spindle motors[J].IEEETransactions onMagnetics,2005,41(7):2287-2294.中也采用过零点序列来判断有效的过零点，但是其需要复杂的逻辑判断和理论推导以及相应的硬件电路，也占用了计算机大量的资源。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于端电压过零点和状态寄存器信号存储的位置检测方法，是基于反电势过零点检测，寻找一种适用于任意速度范围内的无位置方法。

技术方案

一种基于端电压过零点和状态寄存器信号存储的位置检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：寄存器记录三相过零点信号序列，将当前过零点及前两个过零点放入状态寄存器；其中：状态寄存器内的反电势过零点的三位数字从左至右分别代表A、B、C三相绕组反电势的状态，当某相反电势电压大于零，记为1，若小于等于零则记为零；端电压过零点的三位数字从左至右分别代表A、B、C三相端电压的状态，当某相端电压大于母线电压的一半，记为1，若小于等于母线电压一半则记为零；

步骤2：根据前两个端电压过零点信号判断当前端电压过零点信号的是否有效

1、当前端电压过零点状态101：若前两个状态为101和001，则实际过零点为101，否则保持不变；

2、当前端电压过零点状态100：若前两个状态为100和101，则实际过零点为100，否则保持不变；

3、当前端电压过零点状态110：若前两个状态为110和100，则实际过零点为110，否则保持不变；