无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误差校正方法技术

一种无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误差校正方法，属无刷直流电机位置信号相位校正方法。该校正方法，是通过控制电机相绕组负向１２０°导通区间之后的６０°非导通区间中续流部分的第一续流电流平均值和电机相绕组正相１２０°导通区间之后的６０°非导通工作区间中续流部分的第二续流电流平均值相等，实现无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误差补偿。具体方法是分别测得第一、第二两个续流电流平均值，将第一与第二两个续流电流平均值的偏差值作为反馈量输入到ＰＩ调节器，通过ＰＩ调节器调节第一与第二两个电流续流电流平均值相等。该校正方法，能自动校正无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误差，实现容易，且对位置信号相位误差补偿实时性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无刷直流电机位置信号相位误差校正方法。技术背景无刷直流电机具有结构简单、控制方便、可靠性高、功率密度大、效率高等 优点，已在众多工业领域得到应用。通常其借助位置传感器获取转子的位置信号， 但带有转子位置传感器的无刷直流电机有电机尺寸大，位置传感器信号线容易弓I 入干扰，传感器可靠性低、安装精度要求高等一系列缺点，使其应用受到了一定 的限制。因此，无位置传感器无刷直流电机引起了人们的广泛关注。普通无刷直流电机采用三相电压型逆变器供电，其定子绕组为星型接法(见 图l)，反电动势为梯形波，电流为方波(见图2)。为了使无刷直流电机在单位 电流内能输出最大的转矩，每相绕组的电流必须与该相绕组的反电动势保持相位 一致，因此逆变器的开关管每60°电角度需换相一次， 一个周期内换相六次。 电机能够准确换相，需要准确的转子位置信号。无位置传感器无刷直流电机的转 子位置检测方法有多种，其中基于反电势的检测法是目前最为常用的位置检测方 法，其位置检测原理为用直接或间接方法检测非导通相的反电动势过零点信号，再将其延迟30。 + k X60° ( k = 0， 1， 2......)电角度，即可得到相应的位置信号。在该类型方法中，低通滤波相移、延时计算误差、电枢反应等因 素引起所测得位置信号产生相位误差，使电机的运行性能受到影响。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种自动校正无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误 差的方法。一种，其特征在于， 该校正方法是通过控制电机相绕组负向120°导通区间之后的60°非导通工作 区间中续流部分的第一续流电流平均值和电机相绕组正向120°导通区间之后 的60°非导通工作区间中续流部分的第二续流电流平均值相等，实现无位置传 感器无刷直流电机位置信号相位误差补偿，具体方法是测得上述第一续流电流平 均值与上述第二续流电流平均值，将所述的第一续流电流平均值与第二续流电流 平均值的偏差值，作为电机位置信号相位误差反馈量输入到PI调节器，通过PI 调节器的调节，及时调节过零点延时电角度，达到校正电机位置信号相位误差的 目的，具体调节方法是，当上述第一续流电流平均值与第二续流电流平均值的偏 差值大于零时，通过PI调节器，调节补偿电角度增大，延时电角度减小，直至 调节到上述第一与第二两个续流电流平均值的偏差值为零，达到校正电机位置信 号相位误差的目的；当上述第一续流电流平均值与第二续流电流平均值的偏差值 小于零时，通过PI调节器，调节补偿电角度减小，延时电角度增大，直至调节 到上述第一与第二两个续流电流平均值的偏差值为零，达到校正电机位置信号相 位误差的目的。所述的第一续流电流平均值与第二续流电流平均值的测量方法是，在无刷直 流电机驱动主电路中的每相桥臂中各串联一个釆样电阻，通过每相桥臂采样电阻 分别测量每相绕组负向120°区间之后的60°非导通工作区间中续流部分的第 一续流电流平均值和每相相绕组正向120°导通区间之后的60°非导通工作区 间中续流部分的第二续流电流平均值，每360°电角度计算一次，将三相第一续 流电流平均值求和得第一续流电流平均值L，将三相第二续流电流平均值求和 得第二续流电流平均值Ira2，第二与第一两个续流电流平均值的偏差值AZ 二 7/w2 — 7附1 。本专利技术所提控制方法无需通过复杂的运算获取位置误差，而是实时计算相电流正、负向120°导通区间之后的6(T非导通工作区间中续流部分的两个续流电 流均值差值，再通过PI调节器调节得到实时的位置信号误差。因此，该控制方 法具有实现简单，位置误差补偿实时性好等优点。附图说明图1是无刷直流电机及其驱动主电路等效2是无刷直流电机三相反电势及电流波形图3是Hjwra-L—on调制方式下反电势》驱动波形图4是H一pwm-L—on调制方式下准确换相时相电流波形图5是H—pwm-L—on调制方式下超前a角换相时相电流波形图6是H—pwm-L_on调制方式下滞后"角换相时相电流波形图7是带有续流电流检测电阻的驱动主电路等效8是位置信号相位误差校正环节原理框9是带有位置信号校正环节的调速系统框图具体实施例方式当采用H—pwm-L_on调制方式(见图3)时，无刷直流电机非导通相对应反电 势小于零的部分存在续流电流。设电机相绕组负向120°导通区间之后的60°非 导通工作区间中续流部分为M,工作区间，相绕组正向120°导通区间之后的60。 非导通工作区间中续流部分为M2工作区间。设M,区间续流电流平均值为L，M2区间续流电流平均值为1 2， Az、/^ -/ml。 L、 U具有如下关系当电机准确换相时，Iml= L" A/ = 0 (见图4);超前换 相时，iml〉:u， A/'<0， Ai随着提前换相角度的增大而减小(见图5);滞后换 相时，L<Im2， A/>0， A/随着滞后换相角度的增大而增大(见图6)。根据非导 通相续流电流的这一特性，提出了一种自动校正无位置传感器无刷直流电机位置 信号相位误差的方法。该方法通过控制相电流M,区间续流电流平均值L和M2区间续流电流平均值 L相等，实现位置误差补偿。位置信号是通过检测端电压，得到反电势过零点 信号，再将过零点信号延时90°电角度获得，但由于各种原因，测得位置信号 与实际位置信号存在相位误差。该误差通过M,、M2区间续流电流L、 L表现为A/ 。 以Az'为位置信号相位误差反馈量，通过PI调节器调节，及时调整过零点信号延 时电角度，可达到校正相位误差的目的(见图8)。带有位置校正环节的整个调 速系统如图9所示，设位置误差补偿电角度p， A/和伊的关系为<formula>formula see original document page 5</formula>(1)式中，Kp为比例系数，Id为积分系数，p。为补偿电角度初始值。 补偿后过零点信号延时电角度e表示为<formula>formula see original document page 5</formula>(2)根据式(1)、 (2)，当A/〉0，即位置信号相位滞后时，延时电角度0偏大， 通过PI调节器调节，补偿电角度^增大，延时电角度0减小，则相位误差减小； 当AKO，即位置信号相位超前时，延时电角度0偏小，通过PI调节器调节，补 偿电角度p减小i延时电角度0增大，则相位误差减小；A/=0，位置信号无偏 差，补偿电角度^维持不变，延时电角度亦不变。根据前述分析，位置信号相位误差校正过程可归结为当AOO时，补偿电 角度p个，延时电角度0丄，A/丄，直到厶/=0，补偿电角度p停止增加，延时电 角度0维持不变，位置信号误差得到补偿；当AKO时，补偿电角度p"延时电角度^个，A'个，直到厶/=0，补偿电角度伊停止减小，延时电角度0维持不变，位置信号误差得到补偿。通过这样的位置误差闭环调节，能够实时地补偿位置信 号相位误差，获得准确的位置信号。1. 非导通相续流电流釆样及续流电流偏差A/求取 为了较为准确的测量非导通相续流电流，在PWM关断时通过图7所示检测电阻Ri、 R2、 R3采样续流电流，采得电流通过调理电路后接入DSP的AD采样口。 同时为了减小A/的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误差校正方法，其特征在于，该校正方法是通过控制电机相绕组负向１２０°导通区间之后的６０°非导通工作区间中续流部分的第一续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ１］）和电机相绕组正向１２０°导通区间之后的６０°非导通工作区间中续流部分的第二续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ２］）相等，实现无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误差补偿，具体方法是测得上述第一续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ１］）与上述第二续流电流（Ｉ↓［ｍ２］），将所述的第一续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ１］）与第二续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ２］）的偏差值（△ｉ），作为电机位置信号相位误差反馈量输入到ＰＩ调节器，通过ＰＩ调节器的调节，及时调节过零点延时电角度，达到校正电机位置信号相位误差的目的，具体调节方法是，当上述第一续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ１］）与第二续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ２］）的偏差值（△ｉ）大于零时，通过ＰＩ调节器，调节补偿电角度增大，延时电角度减小，直至调节到上述第一与第二两个续流电流平均值的偏值差为零，达到校正电机位置信号相位误差的目的；当上述第一续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ１］）与第二续流电流平均值（Ｉ↓［ｍ２］）的偏差值（△ｉ）小于零时，通过ＰＩ调节器，调节补偿电角度减小，延时电角度增大，直至调节到上述第一与第二两个续流电流平均值的偏差值为零，达到校正电机位置信号相位误差的目的。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋飞，周波，吴小婧，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]