[发明专利]无刷直流电机及其转子位置定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无刷直流电机领域，尤其涉及一种无刷直流电机及其转子位置定位方法。

背景技术

无刷直流电机具有高效、节能、寿命长及可靠性高的优点，与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机具有很大的性能优势。随着计算机、电力及电子技术的发展，无刷直流电机得到了越来越广泛的应用。

影响无刷直流电机广泛应用的主要原因是成本。与直流电机相比，无刷直流电机的成本相对要高。在硬件成本中，转子位置传感器占了较大的一部分。而且，转子的安装和接线也要增加很多成本。在某些特别的应用中，比如制冷压缩机，考虑到密封的因素，甚至不允许使用转子位置传感器。

在过去的30年里，不断的有不需要转子位置传感器的所谓无传感器方法开发出来。其中应用最广泛的是检测绕组反电动势过零点的方法，它通过检测120°导通模式中非通电相绕组反电动势的过零点，再延时30°来确定换相点，成功地解决了中高速换相的问题。但由于反电动势与转速成正比，在低速时信噪比过低，零速时甚至没有反电动势信号，所以这种方法对低速和零速启动都无效。

为了解决零速启动以及低速运行的问题，多年来人们提出了很多种方法。主要的方法是启动前对绕组施加一个直流定位脉冲，其产生的电磁力自动将转子拉到绕组特定的位置（直轴），然后以同步电机的方式启动无刷直流电机，直至达到一定转速，反电动势信噪比提高到一定程度，可以检测出换相位置后，转入无刷直流电机模式运行。

这种启动方法的问题是，施加的直流定位脉冲幅度相对较大，会造成噪音。而且，当电机启动负载较小时，有50%的概率电机会先反转振荡；当电机负载较大时，转子不能到达定位位置，启动不能成功。这个问题在很大程度上限制了这种技术的应用范围，比如说对启动转矩性能要求较高的压缩制冷以及水泵油泵等应用，很难采用这种技术。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种负载小时无反转振荡,负载大时启动能力强的无刷直流电机及其转子位置定位方法。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种无刷直流电机的转子位置定位方法，电源经过由6个功率晶体管Ta+、Ta-、Tb+、Tb-、Tc+及Tc-组成的三相逆变桥接无刷直流电机的定子三相绕组，其中Ta+和Ta-分别为A相的上、下桥臂两个功率晶体管；Tb+和Tb-分别为B相的上、下桥臂两个功率晶体管，Tc+和Tc-分别为C相的上、下桥臂两个功率晶体管；所述方法包括：加压步骤：当所述电机处于静止状态时，在电机绕组中施加一系列预定时长的脉冲电压矢量；检测步骤：检测由加压步骤产生的直流总线电流峰值；及定位步骤：根据所述电流峰值和转子位置的对应关系确定转子所在的60°扇区。

进一步地，所述定位步骤包括：变量因数选取子步骤：选取变量因数并构成代表三个绕组轴线且彼此相差120°的变量；计算子步骤：对正反两个脉冲所产生的直流总线电流峰值求差得到所述三个变量；及判断子步骤：通过所述三个变量的绝对值和符号与预先存储的所述绝对值、符号及扇区的关系表比较判断出转子所在的60°扇区，其中，电流峰值的差表示绕组的饱和程度，符号代表转子极性。

进一步地，三相同时加载脉冲电压矢量情况如表1所示；

表1