一种无刷直流电机的状态控制方法、装置及无刷直流电机制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种无刷直流电机的状态控制方法，预先给无刷直流电机的定子绕组施加换向电压，使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取转子的当前位置信息；然后根据转子当前位置信息以及三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，滑模观测器检测当前转子转动时产生的反电动势信号利用电机数学模型生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置，从而实现驱动无刷直流电机进行旋转。增强了电机启动的平稳性以及成功率，提高了无刷直流电机的鲁棒性，提高了电机运转的可靠性以及准确性。此外，本发明专利技术实施例提供了相应的实现装置以及无刷直流电机，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置及无刷直流电机具有相应的优点。

Brushless DC motor state control method, device and brushless DC motor

The embodiment of the invention discloses a brushless DC motor state control method, advance to the stator windings of Brushless DC motor commutation voltage is applied, the rotor of the brushless DC motor in a static state to start, the current location information and access to the rotor; then according to the current position information and the rotor three-phase voltage and current sliding mode construction the state space observer, sliding mode observer motor control signal detection mathematical model generated by reversing the back EMF signal generated current when the rotor rotates, to determine the rotor reversing at 60 DEG sector location, to drive the brushless DC motor rotation. It improves the stability and success rate of motor startup, improves the robustness of Brushless DC motor, and improves the reliability and accuracy of motor operation. In addition, the embodiment of the invention provides a corresponding realizing device and a brushless direct current motor, and further makes the method more practical, and the device and the brushless direct current motor have corresponding advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机的状态控制方法、装置及无刷直流电机
本专利技术实施例涉及电机
，特别是涉及一种无刷直流电机的状态控制方法、装置及无刷直流电机。
技术介绍
由于无刷直流电机(BrushlessDCMotor，BLDCM)融合了直流电动机的控制方式简单、转矩特性好、调速性能好以及交流电动机的制造简单、无励磁损耗、功率密度高优势，成为电机领域的翘楚。但是无刷直流电机的运行需要确定转子的位置信息，传统的方法是采用位置传感器来实时检测转子的位置，但是位置传感器的体积占整个电机系统体积的百分比越来越大，这就使得整个系统难以实现小型化，从而限制了其在精密微小场合的应用，且位置传感器的存在，使得系统复杂程度加大、成本增加、可靠性降低、增加了生产和维护难度并且对电机的制造工艺也带来不利的影响。针对位置传感器对无刷直流电机控制系统带来的诸多不利因素，现在技术采用无机械位置传感器控制技术，即在电机的运转过程中，由新的位置信号检测方法代替机械的位置传感器来提供逆变桥功率器件换相导通的时序信号。一般都是采用外部检测传感器来对无刷直流电机的转子的位置进行检测，但是由于整个系统中的器件越多，造成整个系统稳定性不好。因此，如何不通过外接的位置传感器，而只通过三相电压与电流，准确、快速、可靠的得到转子位置信息，从而实现对无刷直流电机的运转，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种无刷直流电机的状态控制方法、装置以及无刷直流电机，以解决不通过外接的位置传感器，而只通过三相电压与电流，准确、快速、可靠的得到转子位置信息，从而实现对无刷直流电机的运转。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术实施例一方面提供了一种无刷直流电机的状态控制方法，包括：为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压，以使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取所述转子的当前位置信息；根据所述当前位置信息以及所述无刷直流电机的三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，并生成电机数学模型，所述电机数学模型根据检测到的反电动势信号生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息；根据所述滑模观测器输出的换向控制信号驱动所述无刷直流电机进行旋转。可选的，所述为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压包括：根据6步换向方法按序依次为所述无刷直流电机的定子绕组施加电压。可选的，所述为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压为为无刷直流电机的定子绕组施加短时脉冲电压矢量。可选的，还包括：在所述转子进行换向时，将根据所述换向控制信号确定的转子换向位置，向用户进行显示。本专利技术实施例另一方面提供了一种无刷直流电机的状态控制装置，包括：转子启动模块，用于为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压，以使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取所述转子的当前位置信息；换向控制信号生成模块，用于根据所述当前位置信息以及所述无刷直流电机的三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，并生成电机数学模型，所述电机数学模型根据检测到的反电动势信号生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息；驱动运行模块，用于根据所述滑模观测器输出的换向控制信号，驱动所述无刷直流电机进行旋转。可选的，所述转子启动模块为根据6步换向信号按序依次为所述无刷直流电机的定子绕组施加电压的模块。可选的，还包括：显示模块，用于在所述转子进行换向时，将根据所述换向控制信号确定的转子换向位置，向用户进行显示。本专利技术实施例还提供了一种无刷直流电机，包括如前任意一项所述的无刷直流电机的状态控制装置。本专利技术实施例提供了一种无刷直流电机的状态控制方法，预先给无刷直流电机的定子绕组施加换向电压，使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取转子的当前位置信息；然后根据转子当前位置信息以及三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，滑模观测器检测当前转子转动时产生的反电动势信号利用电机数学模型生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息，从而实现驱动无刷直流电机进行旋转。本申请提供的技术方案的优点在于，通过施加强制的换向电压使转子启动，触发鲁棒性好的滑模观测器建立状态空间，结合三相电压和电流以及检测反电动势信号来确定转子下一个换向的位置，从而生成换向控制信号，准确、快速、可靠的得到转子位置信息，增强了电机启动的平稳性以及成功率，提高了无刷直流电机的鲁棒性，提高了电机运转的可靠性以及准确性。此外，本专利技术实施例还针对无刷直流电机的状态控制方法提供了相应的实现装置以及无刷直流电机，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置及无刷直流电机具有相应的优点。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本专利技术实施例提供的一个示例性应用场景下6步换向方法的原理示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种无刷直流电机的状态控制方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种无刷直流电机的状态控制方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的无刷直流电机的状态控制装置的一种具体实施方式结构图；图5为本专利技术实施例提供的无刷直流电机的状态控制装置的另一种具体实施方式结构图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。本申请的专利技术人经过研究发现，滑模观测器将滑模变结构控制理论与无刷直流电机相结合，构建滑模观测器对无刷直流电机的反电势信号进行估计。滑模观测器的特点是结构相对简单，实时性好，并且对观测对象的参数变化有较好的鲁棒性。但是，在电机处于静止状态下，滑模观测器是无法通过检测转子位置信息，而没有转子当前的位置信息是无法构建滑模观测器的状态空间的。鉴于此，本申请通过施加强制的换向电压使转子启动，触发鲁棒性好的滑模观测器建立状态空间，结合三相电压和电流以及检测反电动势信号来确定转子下一个换向的位置，从而生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息，从而实现驱动无刷直流电机进行旋转。基于上述本专利技术实施例的技术方案，下面首先结合图1对本专利技术实施例的技术方案涉及的一些可能的应用场景进行举例介绍，图1为6步换向方法的原理示意图。按照6步换向方法按序依次为无刷直流电机施加电压信号，以促使电机转子的启动，在6步换向电压信号施加完成后，切换到滑模观测器对电机的运转进行控制。滑模观测器通过检测当前转子的位置信息，也就是检测微弱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷直流电机的状态控制方法，其特征在于，包括：为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压，以使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取所述转子的当前位置信息；根据所述当前位置信息以及所述无刷直流电机的三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，并生成电机数学模型，所述电机数学模型根据检测到的反电动势信号生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息；根据所述滑模观测器输出的换向控制信号驱动所述无刷直流电机进行旋转。

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机的状态控制方法，其特征在于，包括：为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压，以使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取所述转子的当前位置信息；根据所述当前位置信息以及所述无刷直流电机的三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，并生成电机数学模型，所述电机数学模型根据检测到的反电动势信号生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息；根据所述滑模观测器输出的换向控制信号驱动所述无刷直流电机进行旋转。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压包括：根据6步换向方法按序依次为所述无刷直流电机的定子绕组施加电压。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压为为无刷直流电机的定子绕组施加短时脉冲电压矢量。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：在所述转子进行换向时，将根据所述换向控制信号确定的转子换向位置，向用户进行显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，
申请(专利权)人：广东浪潮大数据研究有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44