[发明专利]一种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制，尤其是涉及一种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法。

背景技术

现有无刷直流电机(Bmshless DC Motor，简称BLDCM)运行时通常带有一个或多个转子位置传感器，逆变功率器件导通与关断取决于位置传感器实时检测出的电机转子位置。由于成本、可靠性以及机械装配等因素，尤其是当转子浸没在液体中运行时，安装转子位置传感器非常不便，而且稳定性和可靠性差。

为此，近年来推出了多种BLDCM的无传感器控制方法，其中反电动势(Back Electromotive Force，简称BEMF)法是目前最常用的一种无传感器的检测转子位置信号的控制方法，这种方法利用电机旋转时，各项绕组内BEMF信号过零点控制换相。而电路设计时都会采用滤波电路，保证信号平稳，以免出现错误的干扰信号，然而，采用滤波电路后与转速对应的不同频率会产生不同电角度相移，即相位延迟，导致BEMF过零信号不准确而推迟换相，使电机运行不稳定，甚至失步或停转的严重后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提出一种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法，因频率不同而产生电角度相移不同的相位补偿方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法，依次有以下步骤：

(1)在电机启动转速和额定转速之间等间隔设置至少一个采样点，通过记录对应相位延迟的电角度值测绘出速度和相位延迟的关系曲线；

(2)编写电机控制程序，在采集BEMF的信号处理中加入相位延迟补偿程序，使其能在确切的换相点换相；

(3)采用先定位再缓慢加速的方式启动电机；

(4)在电机到达启动转速时，采集BEMF过零点信号，再通过编写的电机控制程序中的相位补偿子程序和换相控制子程序进行计算补偿，达到电机稳定运行的效果。

所述步骤(4)中相位补偿子程序和换相控制子程序的流程，依次有以下步骤：

1)进入相位和换相补偿程序，输入BEMF采集信号；

2)判断是否有BEMF过零点信号，如果否，返回主程序；如果是，继续步骤3)；

3)如果有BEMF过零点信号，读取定时器时间T；

4)将定时器时间T代入计算公式RPM＝60/(T×N×6)计算出电机当前转速，式中N为电机极对数；

5)通过已经测绘出的速度和相位延迟的关系曲线，将计算出的当前转速代入对应速度和相位延迟的关系曲线的程序函数，通过该程序函数计算出与当前转速对应的相位延迟电角度；

6)根据不同的延迟电角度a，进入不同支路，导通对应的通电相；

7)返回主程序。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本控制方法具有简单灵活的优点，尤其是可以实时修正由位置检测电路造成的相位滞后，弥补了传统无位置传感器无刷直流电机控制中的相位延迟导致换相时间不准确，调速范围窄、运行不够稳定可靠的缺陷。由于是通过记录对应相位延迟的电角度值测绘出速度和相位延迟的关系曲线，可以掌握相位延迟与电机转速的密切对应关系，从而增强了电机控制系统的安全性、稳定性和可靠性。由于在软件中使用了多次的相位检测判断比较补偿，不必增加硬件电路，可以方便调试和维护，显著降低成本，更加具有市场竞争力。本控制方法不必安装位置传感器，不必对滤波电路提出过高要求，可以减少高性能滤波电路的设计难度。本发明方法可以广泛应用于各种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式的无刷直流电机驱动系统组成方框图；

图2是图1系统的电机控制程序编写流程图；

图3是图2中的相位补偿子程序和换相控制子程序的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步说明。

用于电动汽车空调控制系统中的无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法

采用本具体实施方法的无刷直流电机驱动系统组成如图1所示。包括：主控制器模块4、电动机模块2、电机驱动集成功率模块(Integrated PowerModule，简称IPM)1、由BEMF采集模块、滤波电路和比较电路模块组成的BEMF检测电路3，以及用于隔离主控制器模块4和电机驱动IPM1的光耦隔离驱动模块5。