一种直流无刷电机无传感器启动的方法技术

本发明专利技术公开了一种直流无刷电机无传感器启动的方法，包括：确定一个初始启动定位角

【技术实现步骤摘要】
一种直流无刷电机无传感器启动的方法
本专利技术涉及电机启动
，特别是涉及一种直流无刷电机无传感器启动的方法。
技术介绍
随着现代工业自动化技术的飞速发展，无刷直流电机以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。直流无刷电机已在航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域得到广泛应用。在过去，因为产量和价格的原因，直流无刷电机只在一些中高档产品中出现。但随着近几年技术的成熟和生产成本的下降，直流无刷电机的应用范围越来越广。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。而随着技术的不断发展进步，现在已经有很成熟的无位置传感器控制方案，但每种控制方法都有其优劣。按照适用范围不同可以分为适用于高速的控制方法和适用于零速或低速的控制方法。而目前市面上的控制方案一般是用零速或低速的控制方法将电机的转速提高到能切换到高速的控制方案从而达到宽范围的调速。一般来说，三段式启动是使用率最高的无传感器无刷直流电机启动方法，其优点在于实现简单。但传统的三段式启动中，转自预定位阶段通常只进行单一角度的预定位。而在带大惯性负载，例如扇叶很重的风机启动时，单一角度的预定位存在定位成功率低的问题。因此，如何对无传感器直流无刷电机的启动进行优化，使其能带大惯性负载启动，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直流无刷电机无传感器启动的方法，可以对无传感器直流无刷电机的启动进行优化，使其能带大惯性负载启动。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种直流无刷电机无传感器启动的方法，包括：确定一个初始启动定位角使电机转子预定位，并设定一个预定位总时间t；通入定子磁通电流使所述电机转子转至所述初始启动定位角计算所述电机转子在每经过时间t/n后所在的位置，得到对应时间相应的定位角度，并在相应的时间段内注入对应的定子磁通电流使所述电机转子转至相应定位角，n为大于1的整数；确定所述电机转子定位至最终定位角度后，进行电机拖动启动。优选地，所述计算所述电机转子在每经过时间t/n后所在的位置，得到对应时间相应的定位角度，并在相应的时间段内注入对应的定子磁通电流使所述电机转子转至相应定位角，n为大于1的整数，包括：计算所述电机转子在经过时间t/4后的瞬时电角度，并获得对应的定位角给定所述定子磁通电流一个定值，在经过时间t/2后，将定位角更改为提升所述定子磁通电流的给定值，在经过时间3t/4后，将定位角更改为提升所述定子磁通电流的给定值，将所述电机转子定位至定位角优选地，定位角定位角定位角优选地，所述确定一个初始启动定位角使电机转子预定位，并设定一个预定位总时间t，包括：随机确定一个初始启动定位角计算所述电机转子的转子磁势与所述初始启动定位角重合所需要的时间t1；计算预定位总时间t。优选地，所述随机确定一个初始启动定位角包括：确定所述初始启动定位角优选地，所述计算所述电机转子的转子磁势与所述初始启动定位角重合所需要的时间t1，包括：计算所述电机转子的角速度ωs＝(Tem-Tf)·P；根据所述电机转子的角速度计算所述时间优选地，所述计算预定位总时间t，包括：根据所述时间t1获得所述预定位总时间的取值范围为优选地，所述通入定子磁通电流使所述电机转子转至所述初始启动定位角包括：计算所述电机转子的相电流；对所述相电流进行Park变换和Clarke变换计算对应的定子磁通电流ids；在时间为零开始线性增加注入的定子磁通电流，至预设时间点使得所述定子磁通电流为ids。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本专利技术实施例所提供的一种直流无刷电机无传感器启动的方法，包括：确定一个初始启动定位角使电机转子预定位，并设定一个预定位总时间t；通入定子磁通电流使电机转子转至初始启动定位角计算电机转子在每经过时间t/n后所在的位置，得到对应时间相应的定位角度，并在相应的时间段内注入对应的定子磁通电流使电机转子转至相应定位角，n为大于1的整数；确定电机转子定位至最终定位角度后，进行电机拖动启动。本技术方案对带大惯性负载下直流无刷电机的启动进行优化，采用了多段定位的方法，让电机转子转动后，能够在较短的定位时间内停在预设的定位角度，提高了定位的准确性，从而提高了启动的成功率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种具体实施方式所提供的直流无刷电机无传感器启动的方法流程图；图2为本专利技术一种具体实施方式所提供的直流无刷电机无传感器启动的方法中直轴电流注入与定位时间的关系图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种直流无刷电机无传感器启动的方法，可以对无传感器直流无刷电机的启动进行优化，使其能带大惯性负载启动。为了使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。请参考图1，图1为本专利技术一种具体实施方式所提供的直流无刷电机无传感器启动的方法流程图。本专利技术的一种具体实施方式提供了一种直流无刷电机无传感器启动的方法，包括：S11：确定一个初始启动定位角使电机转子预定位，并设定一个预定位总时间t。在本专利技术的一种实施方式中，确定一个初始启动定位角使电机转子预定位，并设定一个预定位总时间t，包括：随机确定一个初始启动定位角计算电机转子的转子磁势与初始启动定位角重合所需要的时间t1；计算预定位总时间t。在本实施方式中，设有一表贴式永磁直流无刷电机，已知参数为Ls＝0.00044H，Rs＝0.4516Ω，p＝2。根据电机模型推导出在转子参考坐标系下的q轴和d轴定子电流变换矩阵，得:式中iqs——交轴电流ids——直轴电流ωr——转子旋转的电角速度ias——a相相电流ibs——b相相电流ics——c相相电流；根据转子预定位法，向直流无刷电机的定子施加一个固定方向的电压矢量，将转子拖动到电压矢量的方向来实现转子初始位置的估计。当向直流无刷电机定子绕组施加一个电压矢量时，会在该电压矢量方向上产生一个定子磁势Fs。直流无刷电机的永磁体会产生一个转子磁势Fr，方向即为直轴方向。Tem＝KFsFr·sinθsr(2)θsr＝|θs-θr|(3)式中：Fs——定子磁势；Fr——转子磁势；K——常数，由电机参数决定；θsr——定子磁势与转子磁势的夹角；θr——转子磁势的角度；θs——定子磁势的角度；由电压矢量产生的定子磁势Fs与转子磁势Fr之间存在一个夹角θsr。根据式(2)，电磁转矩Tem将使转子向减小的方向旋转，Tem随着θsr的减小而减小。而每个电机的转子磁势只和永磁体材料有关，所以为定值。定子磁势公式如下所示。Fr＝BSL(5)Tph——每相有效匝数；Im——相电流；B——磁感应强度；S——导磁体横截面积；L——磁源长度；P——电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流无刷电机无传感器启动的方法，其特征在于，包括：确定一个初始启动定位角

【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机无传感器启动的方法，其特征在于，包括：确定一个初始启动定位角使电机转子预定位，并设定一个预定位总时间t；通入定子磁通电流使所述电机转子转至所述初始启动定位角计算所述电机转子在每经过时间t/n后所在的位置，得到对应时间相应的定位角度，并在相应的时间段内注入对应的定子磁通电流使所述电机转子转至相应定位角，n为大于1的整数；确定所述电机转子定位至最终定位角度后，进行电机拖动启动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述电机转子在每经过时间t/n后所在的位置，得到对应时间相应的定位角度，并在相应的时间段内注入对应的定子磁通电流使所述电机转子转至相应定位角，n为大于1的整数，包括：计算所述电机转子在经过时间t/4后的瞬时电角度，并获得对应的定位角给定所述定子磁通电流一个定值，在经过时间t/2后，将定位角更改为提升所述定子磁通电流的给定值，在经过时间3t/4后，将定位角更改为提升所述定子磁通电流的给定值，将所述电机转子定位至定位角3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，定位角定位角定位角4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梓睿，高军礼，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44