[发明专利]一种无位置传感器直流无刷电机相位补偿的方法

摘要

本发明提供了一种无位置传感器直流无刷电机换相补偿的方法，属于直流无刷电机技术领域。包括无位置传感器直流无刷电机、三相全控逆变桥、相电压检测模块，位置检测模块，位置补偿模块。具体步骤为，利用电压运算，以此得到换相滞后角度，以这个换相角度为依据，提前该角度换相，实现无位置传感器直流无刷电机的换相补偿。利用仿真手段实现的控制系统，在系统检测出误差后，在下面的换相周期中进行了相应的补偿，结果表明这种方法的可行性和有效性。与现有技术相比，本发明提供的方法优势在于：有比较快的相应速度；滞后角度易于获取；装置结构简单，不需要新增硬件，控制算法易于实现。

主权项

1.一种无位置传感器直流无刷电机相位补偿的方法，其特征在于：包括无位置传感器直流无刷电机、三相全控逆变桥、相电压检测模块、位置检测模块、位置补偿模块，具体步骤如下：(1)利用传统三段式启动方式启动无位置传感器直流无刷电机；(2)采样相电压，并对相电压进行滤波，获取相电压过零点，以此作为位置换相信号；(3)在A、B相导通时，采取电压信号u_an+u_bn‑u_cn并在这60°导通期间内取积分，得到的结果是一个与滞后角θ正比的函数关系式，u_an为A相的相电压，u_bn为B相的相电压，u_cn为C相的相电压，通过计算得到滞后角θ；(4)预测下一周期的换相信号，提前导通θ角度换相；所述的滞后角θ的过程如下：无位置传感器直流无刷电机获取相电压信号需要重新构建虚拟中性点，经过滤波后得到滞后的反电动势过零点信号，滤波的误差以及系统内其他信号的误差会共同造成换相点的延迟，根据三相全控桥逆变电路直流无刷电机等效电路图，在A、B相导通时，三相端电压方程为：其中，u_a,u_b,u_c是三相定子绕组的端电压，i_a,i_b,i_c是三相定子绕组相电流，e_a,e_b,e_c是三相反电动势，R，L是相电阻和等效电感，u_n是电机中性点电位，D为PWM信号的占空比，U为直流母线电压值；当A、B相导通时，电流的关系：i_a＝‑i_b,i_c＝0           2)其中Z为电机的阻抗参数，在这个导通周期A相电流表示为理想换相时，反电动势在导通周期60°到120°有e_a＝‑e_b                 4)此时为最佳换相位置产生最小的电流脉动，发生延迟换相时，B相反电动势增大，A相反电动势不变，因此A相电流升高，产生电流脉动，当需要进行换相误差的检测，A、B相导通，C相关断时，取电压信号u_an+u_bn‑u_cn，得到u_an+u_bn‑u_cn＝e_a+e_b‑e_c              5)对这个电压信号进行积分，其中E为反电动势平顶处的电压值，T_θ换相延迟的时间，E＝K_en               7)K_e为直流无刷电机的反电动势常数，反电动势周期T为将7)、8)、9)代入到6)中得到p为电机极对数，由u_an+u_bn‑u_cn积分值得到一个和滞后角度θ相关的函数，因此得到相位滞后的角度。