[发明专利]基于虚拟中性点电压的无刷直流电机功率因数校正方法

说明书

本发明涉及一种基于虚拟中性点电压的无刷直流电机功率因数校正方法，针对虚拟中性点电压波形，将非续流时间的虚拟中性点电压与1/2母线电压的压差对时间积分，当积分值为零时，位置误差得到校正。本发明可以简单快速地实现电机功率因数校正和位置误差校正。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及一种无刷直流电机功率因数校正方法，具体涉及一种基于虚拟中性点电压的无刷直流电机功率因数校正方法。

背景技术

无刷直流电机具有控制简单，功率密度高等优点，在航空航天、工业、民用方面得到了广泛应用，比如高精度陀螺仪，机器人手臂，风机，压缩机，电动车等都是由无刷直流电机驱动。在某些高温、潮湿的应用环境中，位置传感器经常失效，降低了系统的可靠性。因此，无位置传感器成为了无刷直流电机的研究热点，此外无位置传感器还可以减小无刷直流电机的体积重量。

反电势过零点法由于简单可靠，成为了工程上最广泛的使用方法，包括端电压法、线电压法、虚拟中性点法等。这三种方法都是通过硬件电路及简单的计算得到反电势过零点，将反电势过零点延迟30电角度得到换相信号，实现电机的正常运行。检测电路、滤波电路、复杂计算等都会产生信号延迟，使检测到的位置与实际位置出现偏差，位置传感器本身安装也可能存在较大误差，这些误差会造成电机反电势与相电流不同相，从而降低了电机的功率因数，进而影响电机的性能，严重时甚至会损坏电机。文献1(Park J S,Lee KD.Online advanced angle adjustment method for sinusoidal BLDC motors withmisaligned Hall sensors[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2017,32(11):8247-8253.)提出最优超前时间是换相续流时间的一半，通过计算续流时间来达到功率因数校正，提高电流利用率的目的，但是续流时间受电压、转速、电感、电流等多因素影响，计算复杂并且计算偏差大。文献2(Tan B,Wang X,Zhao D,et al.A Lag AngleCompensation Strategy of Phase Current for High-Speed BLDC Motors[J].IEEEAccess,2018,7:9566-9574.)分析反电势与电流的相位关系，推导出超前角与电流的关系，但是在化简过程中省略了很多变量，计算的结果与实际结果误差较大。文献3(Song X,HanB,Wang K.Sensorless Drive of High-speed BLDC Motors Based on Virtual3rd-harmonic Back-EMF and High-precision Compensation[J].IEEE Transactions onPower Electronics,2018.)通过使永磁体磁链与电流之间的夹角为90电角度得到最优超前时间，但是该方法需要多个电压电流传感器，并且计算也相对复杂。

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，本发明提出一种基于虚拟中性点电压的无刷直流电机功率因数校正方法。

技术方案

一种基于虚拟中性点电压的无刷直流电机功率因数校正方法，其特征在于针对虚拟中性点电压波形，将非续流时间的虚拟中性点电压与1/2母线电压的压差对时间积分，当积分值为零时，位置误差得到校正；具体步骤如下：

步骤1：当虚拟中性点电压为时，面积积分系数设置为1；所述的U_d为母线电压；

步骤2：虚拟中性点电压开始小于时，启动对虚拟中性点电压积分；

步骤3：当虚拟中性点电压为时，停止积分，记录上述积分值为S1，同时将面积积分系数设置为-1，将S1进行PI控制，使其趋近于零，PI控制器输出为功率因数校正角度；

步骤4：当虚拟中性点电压开始大于时，启动对虚拟中性点电压积分；