[发明专利]一种基于无位置传感器的直流无刷电机控制器及其控制方法

权利要求书

1.一种基于无位置传感器的直流无刷电机控制器,其特征在于，包括供电电路、MCU逆变控制驱动电路以及无传感检测电路；所述供电电路给所述MCU逆变控制驱动电路供电，并通过所述MCU逆变控制驱动电路驱动直流无刷电机工作；所述无传感检测电路通过对所述直流无刷电机的工作电压以及工作电流进行检测，并将检测结果发送给所述MCU逆变控制驱动电路，由所述MCU逆变控制驱动电路根据位置检测中点法结合ADC采样法来确定反电动势过零点，进而再延迟转子30°电角度来确定电机的换相时刻，以驱动直流无刷电机进行缓慢加速直至达到预定转速。

2.如权利要求1所述的一种基于无位置传感器的直流无刷电机控制器,其特征在于，所述供电电路包括工频变压器、高压滤波电路、低压滤波整流电路和高压直流电源；所述MCU逆变控制驱动电路包括MCU芯片、驱动电路和逆变电路；所述无传感检测电路包括电流采集模块、电压采集模块和反电动势过零检测模块；其中，所述高压滤波电路的输出端与电容预充电路连接，所述电容预充电路的输出端与高压直流电源连接，所述高压直流电源的输出端与与逆变电路连接，所述逆变电路的输出端与直流无刷电机连接；所述工频变压器的输出端与低压滤波整流电路连接，所述低压滤波整流电路的输出端分别与MCU芯片以及驱动电路连接；所述反电动势过零检测模块的输入端分别通过电流采集模块和电压采集模块与直流无刷电机连接，所述反电动势过零检测模块的输出端与所述MUC芯片连接。

3.如权利要求2所述的一种基于无位置传感器的直流无刷电机控制器,其特征在于，所述电容预充电路由电阻、继电器和电容组成，所述电容在充电的瞬间相当于断路，当电源接通后首先通过电阻对电容进行充电，当电容的电压达到预充值后MCU发送指令控制继电器闭合。

4.如权利要求2所述的一种基于无位置传感器的直流无刷电机控制器,其特征在于，所述逆变电路包括一个带有六个开关管的IGBT功率驱动部件，该IGBT功率驱动部件分为三组开关管并构成三相桥，每组开关管又分为上管和下管，每组开关管中间引出抽头，构成U-V-W三相动力，并与直流无刷电机的三相绕组相连接。

5.如权利要求2所述的一种基于无位置传感器的直流无刷电机控制器,其特征在于，还包括电压检测电路，其输入端与电容预充电路连接，其输出端与MCU芯片连接。

6.如权利要求2所述的一种基于无位置传感器的直流无刷电机控制器,其特征在于，还包括用于对直流无刷电机进行过载保护的保护模块，其信号输入端分别与驱动电路和逆变电路连接，其信号输出端与MCU芯片连接。

7.如权利要求2所述的一种基于无位置传感器的直流无刷电机控制器,其特征在于，还包括通信模块，其输入端与所述MCU芯片连接，其输出端与外部控制终端连接。

8.一种基于权利要求2所述的直流无刷电机控制方法,其特征在于，包括如下步骤：

第一步，系统初始化的步骤：系统通电，使控制器的各个模块完成上电动作，为控制器的后续动作完成准备工作；

第二步，初始转子定位的步骤：无传感检测电路在检测电压过程中保持直流母线电压恒定，然后依次施加六个检测基本电压矢量，同时采集直流母线电流最大的峰值，对应的检测电压矢量所在区间即转子位置所在区间；

第三步，开环加速的步骤：当电机的转子成功定位后，根据预定的换相逻辑依次导通功率开关，在加速期间，不断的增加PWM的占空比来提高平均加载电压值，同时减小切换周期，使转子加速旋转，直到满足反电动势过零点的检测条件；

第四步，自控运行的步骤：采用增量PID控制方式，以速度环为外环，以电流环为内环对直流无刷电机进行双闭环控制；

其中，速度环的控制方式为：速度环中，首先要读取速度的给定的转速，并将其和实际的转速进行比较，计算偏差，根据速度环中的比例Kp和积分Ki的参数计算出电流环的给定值，然后更新电流环的给定，此时速度环控制结束；

其中，电流环的控制方式为：电流环中，首先根据速度环的输出即为电流环的给定，跟实际的电流反馈值进行比较，计算偏差，根据电流环中的比例Kp和积分Ki的参数计算PWM的占空比，然后更新PWM的参数，计算出实际的转速值，电流环控制结束。