[发明专利]一种无刷直流电机的换相控制方法

说明书

本发明公开了一种无刷直流电机的换相控制方法，属于无刷电机技术领域，在直流无刷电机工作时，对所述直流无刷电机的不导通相的反电势进行过零点检测，所述过零点检测包括：设置全工作时段采样模块，在功率开关管导通状态采样时，采样单片机端口设置为低，实现电压读取；在开关管关闭时，采样接单片机端口设置为悬浮输入，直接实现电压读取。

技术领域

本发明涉及无刷直流电机技术领域，特别涉及一种无刷直流电机的换相控制方法。

背景技术

无刷直流电机（简称BLDCM）因为去除了换向器和电刷，不易产生摩擦火花、运行声音小、寿命长、速度高等原因，收到了越来越多的认可，在伺服领域、电机传动领域的应用愈发广泛。在实际使用中，BLDCM的驱动控制常通过采用霍尔传感器、编码器、旋转变压器等传感器来获取准确的转子位置，以根据转子位置切换相电流方向。但是因为传感器的要求必须准确、可靠，加之BLDCM的恶劣环境及传感器特殊时候的无磁感状况等，较多学者开始了无传感器BLDCM的驱动控制研究。无论是有传感器BLDCM还是无传感器BLDCM，换相时刻控制不当，往往会导致电机的损耗增加，导致电机产生噪音等；严重影响使用者的舒适度。

公开号为CN103684120A的中国专利提出了一种有感无刷直流电机驱动方法，该方法通过电机转速与门槛转速的比较来切换电机工作于有感还是无感状态，该方法作为一种避免驱动器故障变大的做法是值得肯定的，但是频繁切换于有感无感工作状态，而对于因为控制参数变化不及时导致的效率低下的问题实则是一种回避。另外反向电动势检测时，所有MOS管都处于关闭状态，对驱动器的效率是一种浪费，且如[0022]段所描述在低速运行时，系统无法完成对电机的反电动势过零检测。

公开号为CN105763109A的中国专利提出了一种直流无刷电机的换相控制方法、直流无刷电机控制系统，基于换相时间和过零时间的增加或减少操作，并比较两者大小，来判断换相点的方法。采用该方法，能释放控制器的算力，但是其所依据的过零点的初始值选取为过零时间计数的最大值，这一限定，对于速度的变化以及负载的变化带来的影响不能做到及时的参数调整与适应，不能提高驱动器的效率至最佳。

电机在工作状态下，如何克服电机使用过程中的传感器位移和性能的劣变以及负载和环境参数的影响，在算力有限的情况下，以何种状态为基准，除了停机，如何通过对控制参数的实时优化来改良对电机的驱动控制，提升控制效率，值得探究。

在有感模式下，无刷电机的三个霍尔传感器，空间上相差120度，电机的转子作为永磁体，在转动过程中，他的磁场随之转动，每个霍尔传感器会按规律持续输出180度高电平；在高电平上升沿、下降沿就是相应线圈的换相时刻；对于无感模式下，反电动势是正负皆有120度平台的梯形波，其过零点滞后30度就是该线圈的换相时刻，各相线圈依据各自信号实施换相。

发明内容

本发明提供了一种无刷直流电机的换相控制方法，其优点是优化了反电动势过零点的检测方法，提高了驱动板的工作效率。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种无刷直流电机的换相控制方法，在直流无刷电机工作时，对所述直流无刷电机的不导通相的反电势进行过零点检测，所述过零点检测包括：

设置全工作时段采样模块，在功率开关管导通状态采样时，采样单片机端口设置为低，实现电压读取；在开关管关闭时，采样接单片机端口设置为悬浮输入，直接实现电压读取。

本发明进一步设置为，还包括回复的基准点设立方法，所述回复的基准点设立方法包括以PWM固定和换相点固定为基准，在达到门限角速度ω₀之前，以霍尔传感器信号上升沿为换相时刻，且换相时间保留120度；超过门限角速度ω₀之后，设计反电动势过零点时刻即换相时刻，通过PWM固定和换相时刻固定，确立回复的基准点。