[发明专利]一种无位置传感器永磁同步电机起动方法

说明书

一种无位置传感器永磁同步电机起动方法，首先产生频率线性变化的方波电流信号，同时采集外部永磁同步电机输出的相电流信号，方波电流信号是以360度电角度为周期的周期性信号，包括A相、B相、C相，A相、B相、C相在每周期的正负半周期内均导通120°电角度且每周期任意时刻A相、B相、C相中均只有两相导通，而另外一相关断，然后对相电流信号、方波电流信号进行比例积分运算，得到运算结果后进行功率线性放大，最后将功率线性放大后的信号送至外部永磁同步电机，完成电机驱动。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制技术，特别是一种无位置传感器陀螺永磁同步电机起动方法。

背景技术

因为体积限制，陀螺无法安装位置传感器，所以陀螺永磁电机基本均采用无传感器控制方法。“基于DSP和ML4428无刷直流陀螺电机锁相稳速控制的研究”(中国惯性技术学报第13卷第4期2005年8月)对无刷直流电机采用脉宽调制(PWM)方法进行驱动，其实现方式简单。然而陀螺永磁电机的定子大多采用无铁心结构，所以定子绕组电感通常会变得很小，当采用PWM驱动控制时，“无刷直流电机换相力矩波动抑制”(电机与控制学报第12卷第3期2008年5月)指出该方法本质上存在换相引起的转矩波动，这在某种程度上会影响电机的转速稳定性，因而难以满足高精度陀螺对电机极高转速平稳性的要求。

根据电机工作原理，永磁同步电机的最佳驱动方式为正弦波驱动。在工业应用中，永磁同步电机正弦波驱动的实现方式绝大多数采用了空间矢量脉宽调制或正弦脉宽调制等数字方法，该方法优点是控制实现简单，缺点是会产生电流谐波，从而导致转矩波动，影响转速稳定性，因而难以满足陀螺这种高精密仪表对转速稳定性极高的要求，所以采用了正弦波线性驱动方案。

针对永磁电机无传感器控制，现在常用且比较成熟的方法是反电势法，然而在电机转速较低时，反电势信号很弱而难以被利用，所以常采用开环加速的方法使电机加速到一定转速，然后利用反电势信号切入闭环控制。对于永磁同步电机正弦波驱动，“反电势算法的永磁同步电机无位置传感器自启动过程”(电机与控制学报第15卷第10期2011年10月)和“永磁同步电机无传感器控制及其启动策略”(电机与控制学报第19卷第10期2015年10月)在电机起动阶段均采用了与同步运行阶段相同的驱动控制方法，即空间矢量脉宽调制。但是对于正弦波线性驱动，在起动阶段电机电流一般较大，所以功率放大三极管因管压降而产生的损耗较大，进而导致三极管发热严重。目前尚未见有针对无位置传感器永磁同步电机正弦波线性控制，在起动阶段采取措施来减小驱动管功率损耗的方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种无位置传感器永磁同步电机起动方法，解决了现有的永磁同步电机正弦波线性驱动技术中在起动阶段使用正弦波形式变频信号带来的功率管发热严重的问题，可以显著减小功率放大三极管的功率损耗，进而降低三极管的发热，延长驱动管寿命。

本发明的技术解决方案是：一种无位置传感器永磁同步电机起动方法，包括如下步骤：

(1)产生频率线性变化的方波电流信号，同时采集外部永磁同步电机输出的相电流信号；所述的方波电流信号是以360度电角度为周期的周期性信号，包括方波电流信号A相、方波电流信号B相、方波电流信号C相，方波电流信号A相、方波电流信号B相、方波电流信号C相在每周期的正负半周期内均导通120°电角度且每周期任意时刻方波电流信号A相、方波电流信号B相、方波电流信号C相中均只有两相导通，而另外一相关断；所述的方波电流信号A相接外部永磁同步电机的A相绕组，方波电流信号B接外部永磁同步电机的B相绕组，方波电流信号C相接外部永磁同步电机的C相绕组，当方波电流信号A相不为0时，A相绕组导通，当方波电流信号B相不为0时，B相绕组导通，当方波电流信号C相不为0时，C相绕组导通；

(2)对相电流信号、方波电流信号进行比例积分运算，得到运算结果后进行功率线性放大；

(3)将功率线性放大后的信号送至外部永磁同步电机，完成电机驱动。