[发明专利]一种无位置传感器无刷直流电机转子换相误差校正方法及控制系统

摘要

本发明涉及一种无位置传感器无刷直流电机转子换相误差校正方法及控制系统。通过傅里叶分解获得电机相反电势谐波信息，分析存在换相点相位偏移时导通区开始与结束时电机端电压差值与换相点偏移相位之间的解析关系，并根据反电势谐波信息反推换相点偏移相位，进而将实时计算的相位偏差叠加到原始信号中，得到高精度的换相信号。控制系统基于所设计的校正方法,采用闭环控制方式,有效减少了无位置传感器电机的换相误差，大大提高了误差收敛速度与无位置传感器电机的工作效率。

主权项

一种无位置传感器无刷直流电机转子换相误差校正方法，其特征在于：根据无刷直流电机的电压方程，非导通相相电压即为该相反电势，通过检测反电势过零点信号并延迟30电角度产生三路原始换相信号，根据反电势谐波方程，换相信号有误差时，相反电势在该相导通开始和结束时会产生不对称，检测该不对称的值即电压差，根据误差解算方程即可计算出换相误差，调节器根据换相误差生成补偿信号，叠加到三路原始换相信号中，即可得到三路精确的换相信号；所述根据误差解算方程计算出换相误差的实现步骤如下：第一步，误差解算方程为如下三次方程：a·α³+c·α+d＝0$a=-\frac{1}{3}\·(A_1\·sin(\mathrm{\δ}+\frac{\mathrm{\π}}{3})+27\·A_3\·sin(3\mathrm{\δ})+125\·A_5\·sin\left(5\·\mathrm{\δ}+\frac{5\mathrm{\π}}{3}\right))$$c=2\·(A_1\·sin(\mathrm{\δ}+\frac{\mathrm{\π}}{3})+3\·A_3\·sin(3\mathrm{\δ})+5\·A_5\·sin(5\·\mathrm{\δ}+\frac{5\mathrm{\π}}{3}\left)\right)$d＝‑ΔV其中ΔV表示电压差，可以通过测量电路得到，α表示换相误差，电压差随换相误差的改变而发生变化，依靠电压差与换相误差间的关系便可以通过电压差来求解出换相误差，A_2k‑1表示相应阶次的谐波系数，为避免换相电压脉动的影响，对反电势方程求差的两个时刻进行调整，设置最大相移δrad，分别将导通开始前δrad,导通结束后δrad两时刻的反电势求差并忽略差值中影响较小的高次项谐波，然后对反电势差值基波及低次谐波正弦项进行泰勒级数展开忽略高次项得到实际的误差解算方程；第二步，将检测到的电压差代入方程，可以解算出准确的换相误差α；所述最大相移δrad由电机电感值、电机转速与相电流初值推算得到，具体为：对于B相，B相关断后的电流为：$i_b=c_1\·e^{-\frac{R}{L}t}-\frac{u_d}{3\·R}-\frac{k_{E1}.\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}^2\·L^2+R^2}(R\·sin(\frac{5\mathrm{\π}}{6}+\mathrm{\ω}\·t)-\mathrm{\ω}\·L\·cos(\frac{5\mathrm{\π}}{6}+\mathrm{\ω}\·t\left)\right)$其中i_b0是初始电流,L是电机电感值，ω为电机角速度，i_b是B相电流值，根据电流公式计算出B相关断后电流持续的时间，结合此时电机的角速度即得到电流持续的最大相移；A相和C相计算过程相同。