一种无刷直流电机无位置传感器转子位置识别系统及方法

摘要

本发明涉及一种无刷直流电机无位置传感器控制的转子位置识别系统及方法，首先使用“两步法”启动电机，在合适的转速范围内切换控制系统为电机自同步运行状态；然后根据线反电势过零点产生的高低电平变化信号，由控制器读取换相信号，控制相应开关管导通或关断；接着根据此信号进一步判断目前转子磁链所在区间，并且根据传感器获得的电压、电流信号重构三相线反电势，再将其通过坐标变换得到α-β坐标系下两相电压分量，求其反正切值并与区间校正，即可得到某一瞬时的转子磁链位置。本发明简化了硬件系统，提高了估算的准确度，增强了系统可靠性，且易于调试，实现灵活，弥补了无刷直流电机方波驱动技术转子位置分辨率低的不足。

主权项

一种无刷直流电机无位置传感器控制的转子位置识别系统，其特征在于：包括220V交流供电电源(1)、单相不可控整流桥模块(2)、滤波电容组(3)、母线电压传感器(4)、三相逆变桥模块(5)、电流闭环调节单元(6)、DSP控制系统(7)、电源管理电路(8)、电流传感器(12)、位置检测电路(13)以及无刷直流电机(14)；220V交流供电电源(1)通过单相不可控整流桥模块(2)整流后得到直流电压，直流电压经过滤波电容组(3)滤除纹波后输入母线电压传感器(4)测量直流电压值，然后输入三相逆变桥模块(5)；电流传感器(12)串联在三相逆变桥模块(5)与无刷直流电机(14)之间用于测量三相的电流值；三相电流输入位置检测电路(13)后可得到换相信号(11)，即利用简单的硬件电路获得线反电势的过零点来模拟霍尔位置传感器的输出提供6次换相信号；DSP控制系统(7)中的ECAP(增强捕捉)模块(10)捕获位置检测电路(13)产生的换相信号(11)，利用换相信号(11)经过电流闭环调节单元(6)的计算可得到包含占空比信息的开关信号(9)，然后开关信号(9)输入三相逆变桥模块(5)控制开关管的导通与关断以驱动无刷直流电机(14)；在DSP控制系统(7)中，根据母线电压传感器(4)和电流传感器(12)测得的电压和电流值重构计算得到三相线反电势，再将三相线反电势经坐标变换得到α‑β坐标系下的两相电压分量然后求两相电压分量的反正切值即可得到更为精确的无刷直流电机(14)转子位置信息，进一步提高控制效率，增强控制性能；电源管理电路(8)负责提供母线电压传感器(4)、三相逆变桥模块(5)、DSP控制系统(7)、电流传感器(12)以及位置检测电路(13)可靠工作的电源。