[发明专利]一种直流无刷电机无位置传感器控制系统换相控制方法

说明书

本发明提供的是一种直流无刷电机无位置传感器控制系统换相控制方法。直流无刷电机与三相全控桥逆变电路连接，三相全控桥逆变电路驱动无位置传感器控制的直流无刷电机工作，通过重虚构电机中性点获取直流无刷电机的相电压，通过位置检测模块采集直流无刷电机的相电压，对相电压进行滤波，得到过零点，获取直流无刷电机转子的位置信息，利用位置补偿模块计算出当前转子换相位置与最佳换相位置的角度差，在下一个周期进行角度补偿。这种方法推动每个导通周期前后电流波形不出现上翘的现象，实现最小的转矩脉动。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。

技术领域

本发明涉及的是一种使直流无刷电机无位置传感器控制系统精确换相的方法。

背景技术

直流无刷电机既具有直流电机很好的调速性能、运行稳定、控制方法简单，又具有交流伺服系统无电刷、体积小、可以在较为恶劣的环境下稳定运行等优点。因此在航天、电动车、家电等领域有着广泛的应用。直流无刷电机控制系统必须要检测出转子的位置并进行准确的换相，在这个过程中位置传感器是必要的，常见的直流无刷电动机是依靠霍尔式位置传感器来检测转子位置的，但是这样的磁敏式元件及其容易受到外界环境的干扰，这就限制直流无刷电机控制系统的应用范围。在这样的背景下，无位置传感器控制系统的理论被提出了。在直流无刷电机无位置传感器控制系统中，并不是不需要位置信息，而是位置信息不再由位置传感器来提供，而是由可以继承位置信息的信号来提供，如反电动势，续流电流等。但是在获取反电动势的过程中，由于滤波器产生的滞后、PWM死区时间、以及ADC的量化误差等，会使无位置传感器控制系统换相并不准确，限制了直流无刷电机在高精度场合的应用。

刘刚等人在电工技术学报中发表了“高速磁悬浮无刷直流电机无位置换相误差闭环校正策略”，该文献利用换相前后30度内的电流积分作为反馈参数进行无刷直流电机无位置换相误差校正，但是这种方法在表达式中含有阻抗参数，而阻抗参数在电机实际的运行过程中会发生变化，这会导致测量的角度并不准确。申请号为200710075424.4的专利文件中，公开了“一种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法”；但是在补偿滤波的延迟时也是需要滤波器阻抗参数，而且只能补偿滤波所带来的滞后。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以不加成本的使直流无刷电机精确地换相，能提高电机的运行效率，简单易于实现的直流无刷电机无位置传感器控制系统换相控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

直流无刷电机与三相全控桥逆变电路连接，三相全控桥逆变电路驱动无位置传感器控制的直流无刷电机工作，通过重虚构电机中性点获取直流无刷电机的相电压，通过位置检测模块采集直流无刷电机的相电压，对相电压进行滤波，得到过零点，获取直流无刷电机转子的位置信息，利用位置补偿模块计算出当前转子换相位置与最佳换相位置的角度差，在下一个周期进行角度补偿。

所述利用位置补偿模块计算出当前转子换相位置与最佳换相位置的角度差具体包括：得到的导通相的相电压信号，计算前后60°的积分差得到滞后的角度θ，预测下一周期的换相信号，提前导通θ角度换相。

A相导通相相电压前后60°积分差计算出的滞后角度表达式为：其中，t₁为前60°的起始时刻，t₂为前60°的终止时刻，t₃为后60°的终止时刻，u_an为A相的相电压，Ke是反电动势系数，θ是滞后的角度，p为电机极对数。