一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法技术

本发明专利技术提供了一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法。该方法基于双极性PWM波算法。当采用双极性PWM波测得的驱动电压和检测电压相等时，插入无位置传感器的六步驱动的其它步骤的驱动脉冲，并判断此时驱动电压和检测电压的大小关系，据此可知当前电机是正转还是倒转。

【技术实现步骤摘要】
一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法
本专利技术涉及直流无刷电动机的驱动方法，尤其涉及无位置传感器的直流无刷电动机在受迫倒转情形下的驱动方法。
技术介绍
直流无刷电动机(BrushlessDirectCurrentMotor，简写为BLDCM)的无传感器技术发展至今已相当成熟，捕捉反电动势过零点的算法很好的解决了中高速的驱动问题；而低速及零速情形下，依据凸极效应的双极性PWM波算法也能很好的适应于有一定凸极率的电机。与有位置传感器的驱动方案相比，目前无位置传感器技术存在的最后盲区就是受迫倒转(即电机向前的驱动力小于外部施加的迫使电机倒转的力，导致电机不断倒转)情形，如果能解决电机在运转过程中受迫倒转的驱动问题，无位置传感器技术将真正有可能完全替代有位置传感器的方案。因此，亟需一种能解决无位置传感器的直流无刷电动机在运转过程中受迫倒转的技术方案。
技术实现思路
在电钻、电链锯等直流无刷电机的应用中，想要实现无位置传感器方案完全替代有位置传感器的方案，必须解决受迫倒转的问题。为了解决该问题，本专利技术提供了一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法。所述方法包括：采用直流无刷电动机的六步驱动法驱动转子旋转，所述六步驱动法包括具有顺序关系的六个代表不同驱动方式的步骤；在所述六步驱动法的一当前步骤中，采用双极性PWM波对三个定子绕组中的两个通电，捕捉驱动电压和检测电压相等的时刻；当捕捉到所述驱动电压和所述检测电压相等时，切换到所述六步驱动法中的另一步骤，依旧采用双极性PWM波通电，其中，所述另一步骤中所通电的两个定子绕组与所述当前步骤中的两个定子绕组不完全相同；等待一段时间直到续流电流消失后，采样驱动电压和检测电压；比较驱动电压和检测电压的大小关系，根据比较结果确定所述转子的当前位置，并据此判断电机的旋转方向；如果所述电动机正在正转，则切换回所述当前步骤的驱动方式，按照常规的双极性PWM波算法，等待转子再旋转30°后向前换相；如果所述电动机正在倒转，则立刻切换到所述当前步骤的上一步骤的驱动方式。在一个实施例中，所述驱动电压是指施加所述双极性PWM波中的正向宽脉冲时不通电相的端电压，所述检测电压是指施加所述双极性PWM波中的反向窄脉冲时不通电相的端电压。在一个实施例中，所述另一步骤为以下中的一者：所述当前步骤的上一步；所述当前步骤的上两步；所述当前步骤的下一步；所述当前步骤的下两步。在一个实施例中，当所述另一步骤为所述当前步骤的上一步，则当判断出所述电动机正在倒转时，保持所述另一步骤的驱动方式不变，并以此时的驱动方式作为当前步骤的驱动方式。在一个实施例中，所述无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法针对有凸极效应的直流无刷电动机。在一个实施例中，所述驱动电压与所述检测电压相等的时刻对应两个等电感位置，两个等电感位置中的一个是所述转子正转所处的位子，另一个是所述转子倒转所处的位置；所述等电感位置表示通电的两相定子绕组的电感相等，此时通电的两相定子绕组与所述转子的d轴及q轴距离均相等。本专利技术还提供了又一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法。所述方法包括：采用直流无刷电动机的六步驱动法驱动转子旋转，所述六步驱动法包括具有顺序关系的六个代表不同驱动方式的步骤；在所述六步驱动法的一当前步骤中，采用双极性PWM波对三个定子绕组中的两个通电，捕捉驱动电压和检测电压相等的时刻；当捕捉到所述驱动电压和所述检测电压相等时，关停所有输出，等待续流电流消失，所述驱动电压和所述检测电压相等时对应两个等电感位置；给任意一个等电感位置通以一个宽脉冲，检测定子绕组在该位置上是否发生磁饱和；根据检测结果，确定所述转子的当前位置，并据此判断电动机的旋转方向；如果所述电动机正在正转，则按照常规的双极性PWM波算法，等待转子再旋转30°后向前换相；如果所述电动机正在倒转，则立刻回退到所述当前步骤的上一步骤的驱动方式。在一个实施例中，所述驱动电压与所述检测电压相等的时刻对应两个等电感位置，两个等电感位置中的一个是所述转子正转所处的位子，另一个是所述转子倒转所处的位置；所述等电感位置表示通电的两相定子绕组的电感相等，此时通电的两相定子绕组与所述转子的d轴及q轴距离均相等。。在一个实施例中，根据检测结果，判断所述电动机的旋转方向包括：如果检测到发生磁饱和，则判断出所述转子处在通予所述宽脉冲的等电感位置；如果未检测到发生磁饱和，则代表所述转子不处在通予所述宽脉冲的等电感位置。在一个实施例中，所述驱动电压是指施加所述双极性PWM波中的正向宽脉冲时不通电相的端电压，所述检测电压是指施加所述双极性PWM波中的反向窄脉冲时不通电相的端电压。在一个实施例中，所述无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法针对有凸极效应的直流无刷电动机。附图说明本专利技术的以上
技术实现思路
以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的专利技术的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。图1(a)示出双极性PWM波的正通脉冲加在AB两相定子绕组时的电机驱动电路示意图；图1(b)示出双极性PWM波的反通脉冲加在AB两相定子绕组时的电机驱动电路示意图；图2(a)示出对应图1(a)的局部电路图；图2(b)示出对应图1(b)的局部电路图；图3示出通电的两相定子与转子位置信息的示意图；图4示出BLDCM的六步驱动原理；图5示出根据本专利技术一实施例的无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法；图6示出根据本专利技术又一实施例的无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法。具体实施方式以下在具体实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。本专利技术基于双极性PWM波算法，在特定时机增加一些检测脉冲，最终实现受迫倒转情形下驱动电机的目的。由于双极性PWM波算法基于电机的凸极效应，因此本专利技术只适用于有凸极效应的直流无刷电动机(BLDCM)。凸极效应是指凸极电机因气隙不均匀，导致电机交轴(q轴)和直轴(d轴)定子电感不相等的现象，通常有直轴(d轴)定子电感小于交轴(q轴)定子电感，即Lq>Ld。其中，d轴就是转子轴线，d轴定子电感Ld是指d轴方向上的定子电感；q轴就是转子旋转平面内与d轴垂直的轴线，q轴定子电感Lq是指q轴方向上的定子电感。因此，转子(无论南极S还是北极N)离哪个定子绕组越近，这个定子绕组的定子电感就越小；反之转子离哪个定子绕组越远，这个定子绕组的定子电感就越大。双极性PWM波算法是一种可以在静止状态获知转子位置的方法，通过不断地给电机驱动方向的正方向施加宽脉冲并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法，其特征在于，所述方法包括：/n采用直流无刷电动机的六步驱动法驱动转子旋转，所述六步驱动法包括具有顺序关系的六个代表不同驱动方式的步骤；/n在所述六步驱动法的一当前步骤中，采用双极性PWM波对三个定子绕组中的两个通电，捕捉驱动电压和检测电压相等的时刻；/n当捕捉到所述驱动电压和所述检测电压相等时，切换到所述六步驱动法中的另一步骤，依旧采用双极性PWM波通电，其中，所述另一步骤中所通电的两个定子绕组与所述当前步骤中的两个定子绕组不完全相同；/n等待一段时间直到续流电流消失后，采样驱动电压和检测电压；/n比较驱动电压和检测电压的大小关系，根据比较结果确定所述转子的当前位置，并据此判断电动机的旋转方向。/n如果所述电动机正在正转，则切换回所述当前步骤的驱动方式，按照常规的双极性PWM波算法，等待转子再旋转30°后向前换相；如果所述电动机正在倒转，则立刻切换到所述当前步骤的上一步骤的驱动方式。/n

【技术特征摘要】
1.一种无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法，其特征在于，所述方法包括：
采用直流无刷电动机的六步驱动法驱动转子旋转，所述六步驱动法包括具有顺序关系的六个代表不同驱动方式的步骤；
在所述六步驱动法的一当前步骤中，采用双极性PWM波对三个定子绕组中的两个通电，捕捉驱动电压和检测电压相等的时刻；
当捕捉到所述驱动电压和所述检测电压相等时，切换到所述六步驱动法中的另一步骤，依旧采用双极性PWM波通电，其中，所述另一步骤中所通电的两个定子绕组与所述当前步骤中的两个定子绕组不完全相同；
等待一段时间直到续流电流消失后，采样驱动电压和检测电压；
比较驱动电压和检测电压的大小关系，根据比较结果确定所述转子的当前位置，并据此判断电动机的旋转方向。
如果所述电动机正在正转，则切换回所述当前步骤的驱动方式，按照常规的双极性PWM波算法，等待转子再旋转30°后向前换相；如果所述电动机正在倒转，则立刻切换到所述当前步骤的上一步骤的驱动方式。


2.如权利要求1所述的无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法，其特征在于，所述驱动电压是指施加所述双极性PWM波中的正向宽脉冲时不通电相的端电压，所述检测电压是指施加所述双极性PWM波中的反向窄脉冲时不通电相的端电压。


3.如权利要求1所述的无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法，其特征在于，所述另一步骤为以下中的一者：
所述当前步骤的上一步；
所述当前步骤的上两步；
所述当前步骤的下一步；
所述当前步骤的下两步。


4.如权利要求1所述的无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法，其特征在于，所述方法针对有凸极效应的直流无刷电动机。


5.如权利要求1所述的无位置传感器的直流无刷电动机的驱动方法，其特征在于，所述驱动电压与所述检测电压相等的时刻对应两个等电感位置，两个等电感位置中的一个是所述转子正转所处的位子，另一个是所述转子倒转所处的位置；所述等电感位置表示通电的两相定子绕组的电感相等，此时通电的两相定子绕组与所述转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆文，夏兆军，严励，陈朝辉，
申请(专利权)人：中颖电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31