一种无刷电机的无传感器启动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种无刷电机的无传感器启动方法，通过对电机的两个绕组提供任意设定的PWM驱动信号，在取得所述电压后对电机强制换相，并继续采集未提供驱动信号的绕组上产生的电压，依据该取得电压的特性对该电机进行换相，并在多次换相后比较取得的电压和母线电压而得到电机的电角度参数，以此得到该电机的自同步的换相时刻和换相持续时间，使得该电机进入自同步状态。本发明专利技术还涉及一种实现上述方法的装置。实施本发明专利技术的一种无刷电机的无传感器启动方法及装置，具有以下有益效果：其适应性较强。

A Sensorless Starting Method and Device for Brushless Motor

The invention relates to a sensorless start-up method for brushless motor. By providing arbitrarily set PWM driving signals to two windings of the motor, the motor is forced to commutate after obtaining the voltage, and the voltage generated on the winding that does not provide the driving signal is continuously collected. The motor is commutated according to the characteristics of the voltage obtained, and the voltage obtained is compared after several commutations. The bus voltage can be used to obtain the electrical angle parameters of the motor, so as to obtain the commutation time and duration of the self-synchronization of the motor, so that the motor can enter the self-synchronization state. The invention also relates to a device for realizing the above method. The sensorless starting method and device for implementing the brushless motor of the present invention have the following beneficial effects: its adaptability is strong.

【技术实现步骤摘要】
一种无刷电机的无传感器启动方法及装置
本专利技术涉及机电控制领域，更具体地说，涉及一种无刷电机的无传感器启动方法及装置。
技术介绍
无刷电机的无传感器启动问题是电机驱动行业不可回避的技术难点，如何保证电机在重载，且启动过程中负载存在突变的工况下可靠启动，一直是该领域的重点和技术难点。众所周知，若某个时刻清楚地知道转子位置，无刷电机就会像有刷电机一样，通过简单的换相即可实现驱动，但是，很多应用场合下没有办法在电机内装有传感器，譬如温度过高或者其他恶劣环境下，而此时，就需要无传感器模式进行驱动电机。在此无传感模式下，清楚准确的得到转子位置，显得尤为重要。当电机正常运转时，通过电机的反电势可以容易的得到转子位置，但是，如何使电机从静止到一定速度(此速度可以准确得到转子位置)，在此过程中，电机处于重载，且负载无规律变化下，如何可靠的启动电机，进而切入到自同步状态，显得尤为重要。在现有技术中，无传感器的无刷电机启动一般有几种方法：三段式启动，脉冲电流法启动，反电势积分启动，升频升压启动等。在这些方法中，三段式启动和升频升压启动不可能保证在开环启动阶段准确知道转子位置，不能保证加速阶段转子是否到了指定的位置；反电势积分法就是预定位完成后，以一定的速度开环驱动电机，通过AD采集悬空相的反电势，每次采集的值进行累加，达到一定的阈值后，强制换相，从而进入到自同步状态，此方法缺点是在启动加速过程中，若负载有突变，会造成反电势的抖动，进而影响积分的结果，影响转子强制换相点，会造成启动偶尔失败；脉冲电流法启动首先优点在于静止转子位置的确定，但是在强制加速过程中还需要注入高频电流脉冲判断转子位置，会造成一定的启动噪音和损耗，同时对主控单片机也有更高的要求。综上，现有的无刷电机无传感器启动方法存在如下缺点：适应性不强，不同的电机，启动需要重新调整参数；即使是相同电机，不同的负载情况下参数也需要调整；此外，在启动过程中，若有负载突变，启动也会失败。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述适应性不强的缺陷，提供一种适应性较强的一种无刷电机的无传感器启动方法及装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无刷电机的无传感器启动方法，包括：通过对电机的两个绕组提供任意设定的PWM驱动信号，在电机的未提供驱动信号的绕组上取得产生的电压，在取得所述电压后对电机强制换相，并继续采集未提供驱动信号的绕组上产生的电压，依据该取得电压的特性对该电机进行换相，并在多次换相后比较取得的电压和母线电压而得到该电机的电角度参数，以此得到该电机的自同步的换相时刻和换相持续时间，使得该电机进入自同步状态。更进一步地，所述方法进一步包括如下步骤：A)对电机中的任意两个绕组分别提供设的、波形相同的PWM驱动信号，并在连接第三个绕组上进行电压采样，在采集到电压时进行强制换相，并在强制换相后继续在第三个绕组上进行电压采样，并在满足第一设定条件时对所述电机进行换相；B)判断所述强制换相后的换相次数是否达到设定值，如是，在继续进行电压采样及换相的基础上执行下一步骤，否则，继续进行电压采样及换相；C)将在第三个绕组上采集到的电压值逐个与由所述电机母线上检测到的电压值的一半进行比较，选择二者相等得的采样点作为过零点；D)得到位于一个所述绕组上的两个相邻过零点之间的时间或分别位于所述两个绕组上两个相邻过零点之间的时间，即得到设定电角度之差持续的时间，并将其用于自同步换相时刻和换相持续时间计算，得到自同步参数，并使所述电机依据得到的自同步参数进入自同步状态。更进一步地，在连接第三个绕组上采集到电压为因输入所述驱动信号而在其上产生的反电势；所述第一设定条件包括对于相邻的两个采集到的反电势电压的微分值的绝对值小于设定值。更进一步地，所述步骤A)中进一步包括如下步骤：在确定是否需要换相时，判断当前得到的微分值是否为正，如是，则反电势处于上升期间，结合当前给定相和换相表，判定下一换相；同时将此微分值与设定阈值比较，达到时强制换相；否则，则反电势处于下降期间，结合当前给定相和换相表，判定下一换相；同时将此微分值反向再与设定阈值比较,达到时强制换相。更进一步地，所述步骤A)中，对第三个绕组的电压采样是在所述驱动波形的PWM脉冲中点进行的。更进一步地，通过同一个绕组上相邻的过零点之间的电角度为180度，相邻绕组之间相邻的过零点之间的电角度为60度，得到上述电角度之间的持续时间，即可计算任何电角度之差的持续时间，进而得到电机自同步参数。更进一步地，所述步骤A)中进一步包括如下步骤：监测所述电机母线上的电流，在其电流小于设定阈值的情况下，逐渐加大所述分别连接第一相交流电和第二相交流电的线圈上驱动波形的占空比；而在所述电流等于或大于所述设定阈值的情况下，减小所述驱动波形的占空比。本专利技术还涉及一种实现上述方法的装置，包括：启动控制模块：用于通过对电机的两个绕组提供任意设定的PWM驱动信号，在电机的未提供驱动信号的绕组上取得产生的电压，在取得所述电压后对电机强制换相，并继续采集未提供驱动信号的绕组上产生的电压，依据该取得电压的特性对该电机进行换相，并在多次换相后比较取得的电压和母线电压而得到该电机的电角度参数，以此得到该电机的自同步的换相时刻和换相持续时间，使得该电机进入自同步状态。更进一步地，所述启动控制模块进一步包括：强制换相单元：用于对电机中的任意两个绕组分别提供设的、波形相同的PWM驱动信号，并在连接第三个绕组上进行电压采样，在采集到电压时进行强制换相，并在强制换相后继续在第三个绕组上进行电压采样，并在满足第一设定条件时对所述电机进行换相；换相次数判断单元：用于判断所述强制换相后的换相次数是否达到设定值，如是，在继续进行电压采样及换相的基础上过零点检测单元，否则，继续进行电压采样及换相；过零点检测单元：用于将在第三个绕组上采集到的电压值逐个与由所述电机母线上检测到的电压值的一半进行比较，选择二者相等得的采样点作为过零点；自同步参数取得单元：用于得到位于一个所述绕组上的两个相邻过零点之间的时间或分别位于所述两个绕组上两个相邻过零点之间的时间，即得到设定电角度之差持续的时间，并将其用于自同步换相时刻和换相持续时间计算，得到自同步参数，并使所述电机依据得到的自同步参数进入自同步状态。更进一步地，所述强制换相单元中，在连接第三个绕组上采集到电压为因输入所述驱动信号而在其上产生的反电势；所述第一设定条件包括对于相邻的两个采集到的反电势电压的微分值的绝对值小于设定值。实施本专利技术的一种无刷电机的无传感器启动方法及装置，具有以下有益效果：由于在无刷电机启动时对该电机的任意两个绕组提供设定的驱动信号，而在第三个绕组上采集其反电势，并在第三绕组上检测到反电势时，对上述两个绕组进行强制换相；之后，在对第三绕组(随着换相的进行，第三绕组是变化的，也就是未提供驱动信号的那个绕组)使得其产生的反电势得到积累，从使得能够准确地得到驱动信号过零点以及设定电角度差之间的时间，进而得到自同步参数，使得该电机能够进入自同步状态；同时，由于在对上述得到的反电势进行处理时，采用对相邻两个反电势电压进行微分计算的方式，排除了因为负载变化对反电势计算带来的影响，且不会累计误差，故其对启动其间的负载变化不敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷电机的无传感器启动方法，其特征在于，包括：通过对电机的两个绕组提供任意设定的PWM驱动信号，在电机的未提供驱动信号的绕组上取得产生的电压，在取得所述电压后对电机强制换相，并继续采集未提供驱动信号的绕组上产生的电压，依据该取得电压的特性对该电机进行换相，并在多次换相后比较取得的电压和母线电压而得到该电机的电角度参数，以此得到该电机的自同步的换相时刻和换相持续时间，使得该电机进入自同步状态。

【技术特征摘要】
1.一种无刷电机的无传感器启动方法，其特征在于，包括：通过对电机的两个绕组提供任意设定的PWM驱动信号，在电机的未提供驱动信号的绕组上取得产生的电压，在取得所述电压后对电机强制换相，并继续采集未提供驱动信号的绕组上产生的电压，依据该取得电压的特性对该电机进行换相，并在多次换相后比较取得的电压和母线电压而得到该电机的电角度参数，以此得到该电机的自同步的换相时刻和换相持续时间，使得该电机进入自同步状态。2.根据权利要求1所述的无刷电机的无传感器启动方法，其特征在于，所述方法进一步包括如下步骤：A)对电机中的任意两个绕组分别提供预设的、波形相同的PWM驱动信号，并在连接第三个绕组上进行电压采样，在采集到电压时进行强制换相，并在强制换相后继续在第三个绕组上进行电压采样，并在满足第一设定条件时对所述电机进行换相；B)判断所述强制换相后的换相次数是否达到设定值，如是，在继续进行电压采样及换相的基础上执行下一步骤，否则，继续进行电压采样及换相；C)将在第三个绕组上采集到的电压值逐个与由所述电机母线上检测到的电压值的一半进行比较，选择二者相等的采样点作为过零点；D)得到位于一个所述绕组上的两个相邻过零点之间的时间或分别位于所述两个绕组上两个相邻过零点之间的时间，即得到设定电角度之差持续的时间，并将其用于自同步换相时刻和换相持续时间计算，得到自同步参数，并使所述电机依据得到的自同步参数进入自同步状态。3.根据权利要求2所述的无刷电机的无传感器启动方法，其特征在于，在连接第三个绕组上采集到电压为因输入所述驱动信号而在其上产生的反电势；所述第一设定条件包括对于相邻的两个采集到的反电势电压的微分值的绝对值小于设定值。4.根据权利要求3所述的无刷电机的无传感器启动方法，其特征在于，所述步骤A)中进一步包括如下步骤：在确定是否需要换相时，判断当前得到的微分值是否为正，如是，则反电势处于上升期间，结合当前给定相和换相表，判定下一换相；同时将此微分值与设定阈值比较，达到时强制换相；否则，则反电势处于下降期间，结合当前给定相和换相表，判定下一换相；同时将此微分值反向再与设定阈值比较,达到时强制换相。5.根据权利要求4所述的无刷电机的无传感器启动方法，其特征在于，所述步骤A)中，对第三个绕组的电压采样是在所述驱动波形的PWM脉冲中点进行的。6.根据权利要求5所述的无刷电机的无传感器启动方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李拥军，余朗，
申请(专利权)人：广东金霸智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44