无位置传感器无刷直流电机准闭环启动方法

摘要

本发明提出了一种无位置传感器无刷直流电机准闭环启动方法，也即转子初始位置精准预定位与加速过程中优化定位相结合的准闭环三段式启动方法。在电机绕组中施加短时间脉冲电压矢量，通过检测直流母线电流可以将转子位置锁定在60°电度角范围内，在此基础上通过向指定绕组通电与检测电流并比较电流从而完成转子精准预定位。预定位后进入优化定位与加速阶段，此时以电流差值在阈值范围内作为换相条件，保证转子在加速过程中准确换相，再将系统切换到反电势运行状态。实验结果表明，本发明提出的三段式准闭环启动方法，成本低，可靠性高，能保证系统在整个启动过程中均处于准闭环工作状态，不会出现失步与启动失败现象。

主权项

一种无位置传感器无刷直流电机准闭环启动方法，电源经过由6个开关管Q₁‑Q₆组成的三相逆变桥接无位置传感器无刷直流电机的定子三相绕组，其中Q1和Q4分别为A相的上下桥臂两个开关管；Q3和Q6分别为B相的上下桥臂两个开关管，Q5和Q2分别为C相的上下桥臂两个开关管；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：转子初步预定位过程：当电机处于静止状态时,在电机绕组中施加短时脉冲电压矢量，通过检测直流母线电流将转子位置锁定在60°电度角范围内；步骤2：转子二次预定位过程：通过向绕组通电矫正转子位置，实现转子二次预定位；步骤3：转子加速过程加速过程中，将电流差值在电流阈值范围内作为换相条件，保证转子在加速过程中准确换相，在加速过程中，当反电势过零信号产生时系统切换到反电势运行状态直到完成电机的启动；步骤1中，在360°电度角空间范围内将开关管开关状态用V₀～V₇八组电压矢量来表示，其中V₀，V₇为零矢量，T_a,T_b,T_c三个变量来描述开关管状态，其中Ta，Tb，Tc分别对应ABC三相上桥臂的开关管状态，电压矢量与开关管对应关系如表1所示：表1：V₁～V₆六个非零电压矢量为空间相距60°电度角的六个短时间脉冲电压；将V₁与V₄分时通入电机绕组，在电压矢量结束时检测对应的母线电流I₁与I₄；分以下两种情况进行定位：V₁通入时形成2条回路,回路1:直流电源正极性端→Q₁→A相绕组正极性端→B相绕组负极性端→Q₆→直流电源负极性端；回路2:直流电源正极性端→Q₁→A相绕组正极性端→C相绕组负极性端→Q₂→直流电源负极性端；V₄通入时形成2条回路,回路1:直流电源正极性端→Q₃→B相绕组正极性端→A相绕组负极性端→Q₄→直流电源负极性端；回路2:直流电源正极性端→Q₅→C相绕组正极性端→A相绕组负极性端→Q₄→直流电源负极性端；(A)第一种情况：|I₁‑I₄|＞ΔI的情况：如果I₁＞I₄，且|I₁‑I₄|＞ΔI，ΔI为电流阈值，则可知转子的N极在270°～90°电角度的范围内，如果I₁＜I₄，且|I₁‑I₄|＞ΔI，则可知转子的N极在90°～270°电角度的范围内；当已知转子N极在270°～90°电角度的范围内时，再给绕组分时通入短时间脉冲电压矢量V₂与V₆，检测电流I₂、I₆，将转子定位；当已知转子N极在90°～270°电角度的范围内时，再给绕组分时通入短时间脉冲电压矢量V₃与V₅，检测电流I₃、I₅，将转子定位；定位过程如下表所示：表3：|I₁‑I₄|＞ΔI时转子位置、电压矢量、母线电流对应关系(B)第二种情况：|I₁‑I₄|＜ΔI的情况：表4：|I₁‑I₄|＜ΔI时转子位置、电压矢量、母线电流对应关系表5：|I₂‑I₅|＞ΔI时转子位置、电压矢量、母线电流对应关系表6：|I₃‑I₆|＞ΔI时转子位置、电压矢量、母线电流对应关系如果|I₁‑I₄|＜ΔI，则分时通入电压矢量V₂与V₅，检测I₂与I₅，根据表4重新将转子定位在180°电度角内；当|I₂‑I₅|＞ΔI，根据表5将转子自定位在60°电度角内；如果|I₂‑I₅|＜ΔI且|I₁‑I₄|＜ΔI，则分时通入电压矢量V₃与V₆，检测I₃与I₆，根据表4重新将转子定位在180°电度角内；当|I₃‑I₆|＞ΔI，根据表6将转子自定位在60°电度角内。