[发明专利]补偿无刷直流电机反电动势常数的无位置控制系统

说明书

本发明提供一种补偿无刷直流电机反电动势常数的无位置控制系统，包括速度PI控制器、电流PI控制器、位置矢量控制器、转子电流检测模块、位置误差检测模块、反电动势计算模块、反电动势常数补偿模块。本发明提供的系统将定子电压方程与转子机械方程相结合，对反电动势的估计更为准确。

技术领域

本发明涉及一种电机控制技术，特别是一种补偿无刷直流电机反电动势常数的无位置控制方法。

背景技术

无刷直流电机BLDCM(BrushlessDCMotor)由直流电动机及其驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于其采用了晶体管换向电路代替传统的电刷与换向器组成的机械换向结构，又称其为电子换向式直流电机。

无刷直流电机具有调速性能好，控制简单，功率密度大，效率高等诸多优点，在许多领域得到了广泛的应用。如汽车工业中的电动汽车、电动自行车、汽车内空调、雨刮器等；家电领域的空调压缩机、变频洗衣机等；航空航天设备中的陀螺仪、机械臂等；办公自动化领域的数字打印机、硬盘驱动器、传真机等。

无刷直流电机的控制方式分为有位置传感器控制和无位置传感器控制。有位置传感器控制通常采用三个霍尔位置传感器来检测转子的位置，但位置传感器的存在致使系统的成本增加、体积增大，并且在一些高温高压的恶劣工况下，传感器灵敏度降低，因此，无位置传感器控制逐渐成为无刷直流电机的主流控制方式。

无刷直流电机无位置控制的关键点是转子位置检测算法的实现，目前采用的主流算法为反电动势检测法。反电动势检测法需要建立无刷直流电机的数学模型，根据简单的直流电流模型来估算反电动势，由于在每一个换相周期内，实际测量电流与模型电流之间存在较大的误差，这种误差会影响转子速度和位置的估计值，并降低无传感器控制算法在所有速度范围内的性能。与此同时，电机运行环境的变化会导致电机参数变化，如温度变化引起电阻和反电动势常数的变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种补偿无刷直流电机反电动势常数的无位置控制方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种补偿无刷直流电机反电动势常数的无位置控制系统，包括：

对给定参考速度值与实际反馈速度值的差进行比例积分调节后输出参考电流值的速度PI控制器，

对速度PI控制器输出的参考电流值与实际反馈电流值的差进行比例积分调节后输出相应控制信息的电流PI控制器，

根据接收到的控制信息生成对应导通相PWM控制波的位置矢量控制器，

取转子的三相电流的最大值给反电动势计算模块和电流PI调节器的转子电流检测模块，

将实际位置与估计位置的差值转换为误差增益因子K的位置误差检测模块，其中误差增益因子K用于区分估计的转子位置位于换向点之前或之后，

根据反电动势与反电动势常数K_e相除后得到转子角速度的估计值且对积分后得到转子位置角θ_m的反电动势计算模块，

将转子位置产生的偏差转化的误差增益因子K后与电流误差积分相乘得到的补偿因子ΔK_e送入反电势常数补偿PI调节器得到补偿反电动势常数的反电动势常数补偿模块。

进一步地，当误差为零时，K＝-1；当误差非零时，K＝+1。

进一步地，反电动势计算模块中反电动势θ_m为：