[发明专利]一种不依赖电机参数的无刷直流电机内功角检测方法

说明书

本发明涉及一种不依赖电机参数的无刷直流电机内功角检测方法，采用端电压与母线电压的积分关系检测内功角的方法。该方法首先找到反电势过零点前后，端电压与1/2母线电压的积分差与内功角的逻辑关系，接着对两个积分的值进行数学表达验证，从而检测出内功角大小。本方法在计算过程中对反电势的所有特征进行了描述，包括基波和高次谐波，适用于实际电机的非理想反电势，适用于大部分工况。该方法不涉及电机的参数，例如随着电机温升而增大的内阻，随着电机电流增大而减小的电感，具有适应性强的优势。该方法无需添加额外硬件电路，无需大量传感器和鉴相器，软件算法简便。为后续对内功角进行控制、提高电机功率密度和效率打下基础。

技术领域

本发明属于无刷直流电机内功角检测方法，涉及一种不依赖电机参数的无刷直流电机内功角检测方法。

背景技术

为提高无刷直流电机的功率密度和效率，需保证反电势与电流的相位差相同，即内功角为零。但由于高速无刷电机无位置检测的误差，滤波延迟，以及电机本身是一阶滞后环节，导致电机内功角无法为零，增加电机运行过程中的电流和铜耗，不利于电机功率密度和效率的提高。故内功角的检测是对其进行控制和消除的关键步骤。

目前内功角检测主要有以下几种方案，第一种是通过转子磁链和相电流的积分之间的相位差检测内功角，但该方法需用到电机电感等参数，参数敏感，且电机电感会随着工况变化；第二种是相电压波形的傅里叶级数确定相电流延迟的方波波形的相位超前角，来判断内功角，该方法计算复杂，软件设计复杂。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种不依赖电机参数的无刷直流电机内功角检测方法，不依赖电机参数，且软硬件简洁，工况适应性强的内功角检测方法。

技术方案

一种不依赖电机参数的无刷直流电机内功角检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、根据高速无刷直流电机在工作状态时的工况，推导反电势和端电压方程：

电机三相绕组对称，电机的三相反电势的傅里叶展开为：

其中：A₁为反电势基波电压的幅值，A_2n+1为第2n+1次电压的幅值，θ为电机转子的电角度；

当A相上管和B相下管导通，C相关断时，三相端电压u_aM，u_bM和u_cM表示为：

功率器件处于饱和导通状态，i_a＝-i_b，u_aM＝U，u_bM＝0

当C相上管和B相下管导通，A相关断时，三相端电压u_aM，u_bM和u_cM表示为：

功率器件处于饱和导通状态，i_b＝-i_c，u_bM＝U，u_cM＝0，

当C相上管和A相下管导通，B相关断时，三相端电压u_aM，u_bM和u_cM表示为：

功率器件处于饱和导通状态，i_a＝-i_c，u_aM＝U，u_cM＝0