本发明专利技术涉及一种无位置传感器的无刷直流电机控制方法及控制系统，涉及无刷直流电机控制领域，本发明专利技术的方法是一种端电压大小逻辑换相法，该方法根据三相绕组端电压的大小得出三相绕组进行换相的逻辑规则，通过采集转子三相绕组端电压信号，输送到DSP控制器，由DSP控制器分析三相绕组端电压之间的大小关系，根据得出三相绕组换相的逻辑规则，控制电机绕组自动换相，实现电机的起动，使电机在各种速度下均能稳定运行。解决了现有无位置传感器的无刷直流电机控制方法对系统精确度要求较高，控制过程复杂，而且在低速时控制效果差、无法实现电机启动的问题。
【技术实现步骤摘要】
无位置传感器的无刷直流电机控制方法及控制系统
本专利技术涉及无刷直流电机控制领域，具体涉及一种无位置传感器的无刷直流电机控制方法及控制系统。
技术介绍
无刷电机诞生于20世纪60年代后期，是伴随着永磁材料技术、微电子及电力电子技术、控制技术等迅速发展而出现的一种新型电机。无刷直流电机，就其基本结构而言，可以认为是由电子开关线路、永磁同步电机和位置传感器三者组成的“无刷直流电机系统”。无刷直流电机通常通过转子位置传感器获取转子位置信号，实现换相；通过转速传感器获取转速反馈信号，实现转速环的闭环控制。无刷直流电机的无传感器控制是指取消传统的转子位置传感器和转速传感器，而通过测取电机的某些物理量间接地得到转子位置信号，用此信号实现换相，并进一步得到转速的反馈值，从而实现无传感器闭环控制。目前无刷直流电机无传感器控制较为典型的控制方法有反电动势法、定子三次谐波法、电流通路监视法、涡流效应法、磁通估计法等，其中反电势法是一种最简单最实用的转子位置检测方法。对于采用两相导通三相六拍运行方式的无刷直流电机而言，三相绕组中在任意时刻总有一相处于断开状态，检测断开相的反电势信号，当其过零点时，转子直轴与该相绕组轴线重合，再经过30°电角度依照开通顺序进行换相。故只要检测到各相反电势的过零点，即可获知转子的若干个关键位置，这就是反电势法的基本原理。反电动势波形与逆变器功率管触发顺序逻辑关系如图1所示。从图中可以看出wt=30°电角度为A相反电势过零时刻，控制电路检测到这一时刻；延时30°电角度，到60°电角度时切换到A相的反向开关导通；A相导通120°电角度后，到180°电角度时关断A相，切换B相导通。依次类推，就可以实现BLDCM的连续运转，并且满足“最佳换相逻辑”。申请号为201210002813.5的一篇专利申请文件公开了一种无刷直流电机无位置传感器控制装置及方法，装置包括直流电源、三相逆变器、无刷直流电机、三相逆变器功率器件驱动电路、微控制器和转子位置检测电路，直流电源经三相逆变器与无刷直流电机连接，转子位置检测电路连接无刷直流电机进行检测后输出的信号直接连接至微控制器的模数转换输入引脚，微控制器的六路输出经三相逆变器功率器件驱动电路连接至三相逆变器。本方法利用XC878单片机内嵌的模数转换单元采样得到电机三相绕组的端电压，用基于压差转换的信号处理方法对采样值进行实时计算处理，得到含有断开相反电势信息且幅值为实际反电势幅值两倍的反馈信号，获取反电势过零点作为电机绕组换组的依据，从而提高了低速运行时反电势过零点的检测精度，达到宽度调速范围运行的目的。上述专利文献中的控制方法正式利用了反电势法，这种方法是通过分析三相绕组反电势过零点而得出电机通电规律的，要求能够准确地测出各个时刻各相绕组的电压和其过零点，在测出过零点后再延迟30°电角度才进行通电换相，所以需要精确地检测出各时刻电机的电压和转速，这对系统精度的要求很高，而且该法在低速时效果差，无法实现电机起动，需要专门的起动程序。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无位置传感器的无刷直流电机控制方法及控制系统，用以解决现有无位置传感器的无刷直流电机控制方法对系统精确度要求较高，控制过程复杂，而且在低速时控制效果差、无法实现电机启动的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案是:一种无位置传感器的无刷直流电机控制方法，包括如下步骤:(I)设定一个电压值AV，设转子三相绕组的端电压最大幅值为Vmax，最小幅值为Vmin，逻辑O表示为两种状态，即:三相绕组端电压为Vmin或处于由Vmin向Vmax-Λ V过渡阶段；逻辑I表示为两种状态，即:三相绕组端电压为Vmax或处于由Vmax向Vmin+Λ V过渡阶段；(2)由于端电压处于过渡阶段的对应相的绕组不加电压，而且电流总是从逻辑I状态的对应相绕组流向逻辑O状态的对应相绕组，因而根据步骤(I )，得到三相绕组进行换相的逻辑规则；(3)采集转子三相绕组端电压信号，输送到DSP控制器的AD转换模块，得到三相绕组的端电压值；(4)根据步骤(3)得到的端电压值和步骤(I)中逻辑量的表示方式，将各相绕组的端电压值分别与Vmax+ Λ V和Vmin- Δ V进行比较，得到每个时刻各相绕组的逻辑量，并根据步骤(2)中的逻辑规则实现三相绕组的自动换相；(5)采集电流值，用于对转子的转速进行控制，并结合步骤(4)，由DSP控制器送出PWM控制信号，最终实现对无位置传感器的无刷直流电机的控制。三相绕组进行换相的逻辑规则如下:将电机旋转360°电角度的过程划分为6种状态，三相绕组a、b、c的逻辑量分别为101时，表示电流流向从a到b ;三相绕组a、b、c的逻辑量分别为100时，表示电流流向从a到c ;三相绕组a、b、c的逻辑量分别为110时,表示电流流向从b到c ;三相绕组a、b、c的逻辑量分别为010时，表示电流流向从b到a ;三相绕组a、b、c的逻辑量分别为011时，表示电流流向从c到a ;三相绕组a、b、c的逻辑量分别为001时,表示电流流向从c到b。若三相绕组a、b、c的逻辑量分别为000和111时,则三相绕组保持原来导电方式，不进行任何换相操作。本专利技术还提供一种无位置传感器的无刷直流电机控制系统，包括直流电源、三相逆变器、驱动电路、控制器和转子位置检测电路，所述直流电源经三相逆变器用于与直流电机连接，所述转子位置检测电路连接在三相逆变器的交流侧，转子位置检测电路的检测信号输出端连接控制器的A/D输入端，所述控制器的驱动信号输出端经驱动电路驱动连接三相逆变器，所述控制器为DSP控制器，所述转子位置检测电路为一个RC滤波网络，用于采集转子三相绕组的各相端电压信号，在三相逆变器与直流电源连接的回路中还串接有一个采样电阻，用于采集电机的电流信号。所述驱动电路为MOS功率器件专用栅极驱动集成电路IR2130芯片。所述DSP控制器选用TMS320X281x芯片。本专利技术达到的有益效果:本专利技术的方法是一种端电压大小逻辑换相法，该方法通过分析三相绕组端电压之间的大小关系得出电机绕组的通电换相规律，并得到三相绕组换相的逻辑规则，通过采集转子三相绕组端电压信号，输送到DSP控制器，由DSP控制器分析三相绕组端电压之间的大小关系，根据得出三相绕组换相的逻辑规则，控制电机绕组自动换相，实现电机的起动，使电机在各种速度下均能稳定运行。这种方法控制简单，并且可大大提高无刷直流电机的调速和控制性能，使无刷直流电机无位置传感器控制策略真正进入实用的阶段。【附图说明】图1是现有反电势法中反电动势波形与逆变器功率管触发顺序逻辑关系图；图2是本专利技术无刷直流电机控制系统；图3是本专利技术控制方法三相绕组端电压的波形分析图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的控制方法实施例:本专利技术无位置传感器的无刷直流电机的控制方法包括如下步骤:(I)设定一个电压值AV，设转子三相绕组的端电压最大幅值为Vmax，最小幅值为Vmin，逻辑O表示为两种状态，即:三相绕组端电压为Vmin或处于由Vmin向Vmax-Λ V过渡阶段；逻辑I表示为两种状态，即:三相绕组端电压为Vmax或处于由Vmax向Vmin+Λ V过渡阶段；(2)由于端电压处于过渡阶段的对应相的绕组不加电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无位置传感器的无刷直流电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）设定一个电压值ΔV，设转子三相绕组的端电压最大幅值为Vmax，最小幅值为Vmin，逻辑0表示为两种状态，即：三相绕组端电压为Vmin或处于由Vmin向Vmax?ΔV过渡阶段；逻辑1表示为两种状态，即：三相绕组端电压为Vmax或处于由Vmax向Vmin+ΔV过渡阶段；（2）由于端电压处于过渡阶段的对应相的绕组不加电压，而且电流总是从逻辑1状态的对应相绕组流向逻辑0状态的对应相绕组，因而根据步骤（1），得到三相绕组进行换相的逻辑规则；（3）采集转子三相绕组端电压信号，输送到DSP控制器的AD转换模块，得到三相绕组的端电压值；（4）根据步骤（3）得到的端电压值和步骤（1）中逻辑量的表示方式，将各相绕组的端电压值分别与Vmax+ΔV和Vmin?ΔV进行比较，得到每个时刻各相绕组的逻辑量，并根据步骤（2）中的逻辑规则实现三相绕组的自动换相；（5）采集电机的电流信号，用于对转子的转速进行控制，并结合步骤（4），由DSP控制器送出PWM控制信号，最终实现对无位置传感器的无刷直流电机的控制。
【技术特征摘要】
1.一种无位置传感器的无刷直流电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)设定一个电压值ΛV,设转子三相绕组的端电压最大幅值为Vmax,最小幅值为Vmin,逻辑O表示为两种状态，即:三相绕组端电压为Vmin或处于由Vmin向Vmax- Δ V过渡阶段；逻辑I表示为两种状态，即:三相绕组端电压为Vmax或处于由Vmax向Vmin+Λ V过渡阶段； (2)由于端电压处于过渡阶段的对应相的绕组不加电压，而且电流总是从逻辑I状态的对应相绕组流向逻辑O状态的对应相绕组，因而根据步骤(1)，得到三相绕组进行换相的逻辑规则； (3)采集转子三相绕组端电压信号，输送到DSP控制器的AD转换模块，得到三相绕组的端电压值； (4)根据步骤(3)得到的端电压值和步骤(I)中逻辑量的表示方式，将各相绕组的端电压值分别与Vmax+ Λ V和Vmin- Δ V进行比较，得到每个时刻各相绕组的逻辑量，并根据步骤(2)中的逻辑规则实现三相绕组的自动换相； (5 )采集电机的电流信号，用于对转子的转速进行控制，并结合步骤(4 )，由DSP控制器送出PWM控制信号，最终实现对无位置传感器的无刷直流电机的控制。2.根据权利要求1所述的无位置传感器的无刷直流电机控制方法，其特征在于，三相绕组进行换相的逻辑规则如下: 将电机旋转360°电角度的过程划分为6种状态，三相绕组a、b、c的逻辑量分别为101时，表示电流流向从a到b ;三相绕组a、b、c的逻辑量分别为1...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾金，陆贤锋，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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