[发明专利]一种无刷直流电机的状态控制方法、装置及无刷直流电机

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电机技术领域，特别是涉及一种无刷直流电机的状态控制方法、装置及无刷直流电机。

背景技术

由于无刷直流电机(Brushless DC Motor，BLDCM)融合了直流电动机的控制方式简单、转矩特性好、调速性能好以及交流电动机的制造简单、无励磁损耗、功率密度高优势，成为电机领域的翘楚。

但是无刷直流电机的运行需要确定转子的位置信息，传统的方法是采用位置传感器来实时检测转子的位置，但是位置传感器的体积占整个电机系统体积的百分比越来越大，这就使得整个系统难以实现小型化，从而限制了其在精密微小场合的应用，且位置传感器的存在，使得系统复杂程度加大、成本增加、可靠性降低、增加了生产和维护难度并且对电机的制造工艺也带来不利的影响。

针对位置传感器对无刷直流电机控制系统带来的诸多不利因素，现在技术采用无机械位置传感器控制技术，即在电机的运转过程中，由新的位置信号检测方法代替机械的位置传感器来提供逆变桥功率器件换相导通的时序信号。一般都是采用外部检测传感器来对无刷直流电机的转子的位置进行检测，但是由于整个系统中的器件越多，造成整个系统稳定性不好。

因此，如何不通过外接的位置传感器，而只通过三相电压与电流，准确、快速、可靠的得到转子位置信息，从而实现对无刷直流电机的运转，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种无刷直流电机的状态控制方法、装置以及无刷直流电机，以解决不通过外接的位置传感器，而只通过三相电压与电流，准确、快速、可靠的得到转子位置信息，从而实现对无刷直流电机的运转。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种无刷直流电机的状态控制方法，包括：

为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压，以使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取所述转子的当前位置信息；

根据所述当前位置信息以及所述无刷直流电机的三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，并生成电机数学模型，所述电机数学模型根据检测到的反电动势信号生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息；

根据所述滑模观测器输出的换向控制信号驱动所述无刷直流电机进行旋转。

可选的，所述为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压包括：

根据6步换向方法按序依次为所述无刷直流电机的定子绕组施加电压。

可选的，所述为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压为为无刷直流电机的定子绕组施加短时脉冲电压矢量。

可选的，还包括：

在所述转子进行换向时，将根据所述换向控制信号确定的转子换向位置，向用户进行显示。

本发明实施例另一方面提供了一种无刷直流电机的状态控制装置，包括：

转子启动模块，用于为无刷直流电机的定子绕组施加预设的换向电压，以使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取所述转子的当前位置信息；

换向控制信号生成模块，用于根据所述当前位置信息以及所述无刷直流电机的三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，并生成电机数学模型，所述电机数学模型根据检测到的反电动势信号生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息；

驱动运行模块，用于根据所述滑模观测器输出的换向控制信号，驱动所述无刷直流电机进行旋转。

可选的，所述转子启动模块为根据6步换向信号按序依次为所述无刷直流电机的定子绕组施加电压的模块。

可选的，还包括：

显示模块，用于在所述转子进行换向时，将根据所述换向控制信号确定的转子换向位置，向用户进行显示。

本发明实施例还提供了一种无刷直流电机，包括如前任意一项所述的无刷直流电机的状态控制装置。

本发明实施例提供了一种无刷直流电机的状态控制方法，预先给无刷直流电机的定子绕组施加换向电压，使处于静止状态的无刷直流电机的转子启动，并获取转子的当前位置信息；然后根据转子当前位置信息以及三相电压和电流构建滑模观测器状态空间，滑模观测器检测当前转子转动时产生的反电动势信号利用电机数学模型生成换向控制信号，以确定转子在60°扇区进行换向的位置信息，从而实现驱动无刷直流电机进行旋转。