[发明专利]一种用于三相无刷直流电机的转子定位方法

说明书

本发明公开了一种用于三相无刷直流电机的转子定位方法，所述三相无刷直流电机不具有位置传感器，所述方法包括：a.收到启动信号后，施加至少一次固定电压矢量一段时间以拉动电机；b.延时一预定时间段；c.判断三相反电动势是否大于一阈值，当反电动势小于该阈值时，换一个方向通电一段时间，并重复步骤c；当反电动势不小于该阈值时，执行步骤d；d.判断所述三相反电动势的大小顺序；e.判断电机的正反转；f.根据所述三相反电动势的大小顺序以及所述正反转的判断结果，确定转子位置。

技术领域

本发明涉及三相无刷直流电机(BLDC)无传感器驱动技术领域。

背景技术

传统的三相无刷直流电机变频驱动方案的典型电路如图1所示。通过微控制器使三相逆变电路中一到两个上管及下管导通来驱动电流从各个方向流经电机，产生连续的旋转磁场驱动电机。实际使用中，可以将图1的六个高压大功率MOS管集成在一个电子元器件上，称为IPM模块(Intelligent Power Module，智能功率模块)，由于MCU最高只能输出5V，而驱动这些MOS管需要更高的电压，所以IPM模块中还集成了一套复杂的驱动电路。

直流电机的转子为永磁体，因此不同于交流异步感应电机，必须时刻确知转子磁极的位置方能正确驱动。位置传感器可以帮助驱动器时刻获取转子位置的信息。如果没有位置传感器，则必须通过其他手段来了解当前转子位置，而检测三相定子绕组的反电动势就是比较常用的手段之一。

如图1所示，当电机正常运行时，电机定子三相绕组上的端电压＝阻抗压降R+感抗压降L+感生电动势e(即反电动势)，其中电机的电阻和电感均可测量，这些对于固定应用均为已知量，可以测量后写在程序里，瞬时端电压由控制器(MCU)给定，因此，控制器(MCU)只需实时测量电流，便可计算出感抗压降，最终算出感生电动势，从而确定电机的瞬时位置。并通过IPM模块给电机正确的通电方式，如此便可驱动电机正常运转。然而，在电机静止时，三相感生电动势均为零，这使得启动前转子预定位成为问题。

目前主流的无位置传感器BLDC驱动方案中，启动前确定转子位置的方法主要有两种。一种是转子预定位：将转子预先拉到某个确定位置，就是每次启动前都给电机固定的两相通电，比如令A相的上桥和B相的下桥两个MOS管导通并持续数秒的时间，使电流从A相流入电机，B相流出电机，强迫转子被吸引到固定位置，这样做一个显著的缺点就是电机启动前可能倒转一定角度，由于开机前转子可能停在任意位置，该定位动作最多可能引起180°电角度的倒转；另一种方法基于磁饱和效应，由于转子正对的定子已经被高度磁化，再给这个方向通电，定子会很快达到磁饱和，磁饱和后，感抗急剧下降，电流则急剧爬升。因此给六个基本方向(两两通)短时通电，必可看到有一个方向的电流爬升最快，如此便知转子的大概位置。由于定子上电流必须达到磁饱和的程度，电机难免发生振动。因此风扇启动时会发出“噔”一声，此声音在夜晚安静处听十分明显。

综上，鉴于传统的两种定位方式都不适合用于立式风扇，亟需寻找一种既不会发生明显倒转，又无明显噪音的定位方式。

发明内容

本发明的目的是寻找一种既不会发生明显倒转、又无明显噪音的，用于三相无刷直流电机(BLDC)无传感器驱动技术领域的转子定位方式。

本发明提供了一种用于三相无刷直流电机的转子定位方法，所述三相无刷直流电机不具有位置传感器，所述方法包括：

a.收到启动信号后，施加至少一次固定电压矢量一段时间以拉动电机；

b.延时一预定时间段；

c.判断三相反电动势是否大于一阈值，当反电动势小于该阈值时，换一个方向通电一段时间，并重复步骤c；当反电动势不小于该阈值时，执行步骤d；

d.判断所述三相反电动势的大小顺序；

e.判断电机的正反转；