[发明专利]无刷直流电机启动装置和启动方法

说明书

本申请公开了无刷直流电机启动装置和启动方法。该无刷直流电机的定子包括三相绕组且转子包括永磁体。该启动装置包括：控制装置，在所述无刷直流电机的启动阶段提供控制信号；以及驱动电路，与所述控制装置相连接以获得所述控制信号，根据所述控制信号产生驱动信号的脉冲串，使得所述三相绕组的多组两相绕组在相反方向的驱动信号下依次导通，其中，所述控制装置对所述多组两相绕组的电感电流达到参考电流的时间进行计时以获得多个计时值，以及根据所述多个计时值进行换相控制以启动所述转子的转动。该启动装置可以实现无刷直流电机的平稳启动，采用计时值获得电机转子的大致位置可以简化电路结构和节省启动时间。

技术领域

本申请属于直流电机技术领域，更具体地，涉及无刷直流电机启动装置和启动方法。

背景技术

无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,缩写为BLDCM)包括定子和转子。定子例如包括采用三相对称星形接法相连接的三相绕组，转子例如包括具有N极和S极的永磁体。根据转子的位置在定子的相应绕组中通以驱动电流以产生旋转磁场，使得转子跟随着旋转磁场而转动。

在无刷直流电机中，例如采用位置传感器检测转子的位置，或者根据反电动势检测转子的位置。无刷直流电机采用电子换向器替代机械换向器，不仅具有直流电机良好的调速性能等优点，而且具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点，因此已经得到广泛的应用。

在根据反电动势检测转子的位置时，转子必须处于转动状态。在运行状态，转子切割磁力线，在绕组中产生反电动势，根据反电动势的检测信号可以获得转子的位置，从而可以省去位置传感器。然而，在启动阶段，转子处于静止状态，无法检测到反电动势，导致无法判断转子的位置。

在启动阶段可以采用延时换相，即每隔一定时间就进行换相，使得磁场先以一定的速度旋转起来，转子会跟着磁场进行旋转，直到检测到反电动势后再根据反电动势来获得转子位置进行换相。然而，该启动方法任意选择第一次导通的两相绕组，可能导致无刷直流电机的转子反向转动，在运行阶段后进行换相控制，无刷直流电机的转子正向转动。无刷直流电机从启动阶段到运行阶段的反转导致启动不平稳。

发明内容

鉴于上述问题，本申请的目的在于提供无刷直流电机启动装置和启动方法，其中，在启动阶段采用计时判断电感值的相对大小以获得转子位置，从而可以简化电路结构，以及实现平稳启动和节省启动时间。

根据本申请的一方面，提供一种无刷直流电机启动装置，所述无刷直流电机的定子包括三相绕组且转子包括永磁体，所述启动装置包括：控制装置，在所述无刷直流电机的启动阶段提供控制信号；以及驱动电路，与所述控制装置相连接以获得所述控制信号，根据所述控制信号产生驱动信号的脉冲串，使得所述三相绕组的多组两相绕组在相反方向的驱动信号下依次导通，其中，所述控制装置对所述多组两相绕组的电感电流达到参考电流的时间进行计时以获得多个计时值，以及根据所述多个计时值进行换相控制以启动所述转子的转动。

优选地，所述控制装置包括：第一定时器，用于在所述驱动电路提供所述驱动信号的同时启动计时；第二定时器，与所述第一定时器相连接，在所述第一定时器启动计时的同时启动计时，以及在所述电感电流达到所述参考电流时停止计时；比较模块，与所述驱动电路相连接以获得所述电感电流的检测信号，以及将所述电感电流的检测信号与所述参考电流的参考电压进行比较以产生触发信号，使得所述第二计时器停止计时；以及处理模块，与所述第一定时器和所述第二定时器相连接，根据所述多个计时值对所述多组两相绕组进行排序以获得电感值序列，以及根据所述电感值序列获得所述无刷直流电机的启动相序列。

优选地，所述控制装置还包括模数转换器，用于将所述电感电流的检测信号转换成所述电感电流的数字值，所述比较模块将所述电感电流的数字值与所述参考电流的数字值进行比较以产生所述第二定时器停止计时的触发信号。

优选地，所述控制装置为微控制单元。