[发明专利]一种基于反电动势法改进的无刷直流电机控制方法

说明书

本发明公开了一种适用于无刷直流电机低速运行时的无位置传感器控制方法，属于电机驱动控制系统的技术领域。本发明为了解决现有的无位置传感器方法无法适用于无刷直流电机的低速运行问题。本发明所提出的新方法基于传统的反电动势法改进，提出了一种新的线间反电动势过零点精确检测算法。本发明基于无刷直流电机的数学模型计算线间反电动势；然后，使用截止频率可变的低通滤波器(LPF)来减小线间反电动势中的干扰信号；最后，通过检测线间反电动势的过零点获得换向信号。然而，换向信号被低通滤波器(LPF)延迟，为此，基于三相反电动势，提出了一种新的补偿算法，包括开环和闭环来补偿换相误差；而且速度反馈在低速时延迟大。在此基础上，提出了一种新的速度计算算法来减少延迟。从而实现了无刷直流电机在低速下的稳定换向和运行。

技术领域

本发明涉及电机驱动控制系统的技术领域，特别是涉及一种基于反电动势法改进的无刷直流电机控制方法。

背景技术

无刷直流电机因其动态响应快、体积小、效率高、结构简单，已广泛应用于家电、航天航空、汽车产品等领域。随着永磁新材料与电力电子技术的不断发展，无刷直流电机的应用领域也在不断拓展。驱动无刷直流电机的转子位置信号一般由安装在电机定子上的霍尔传感器给出，而位置传感器的应用，增加了电机体积及系统成本，并且其安装精度将直接影响电机的运行性能，降低了可靠性，因此无位置传感器技术已成为研究热点。目前，已提出了大量无位置传感器控制方法，主要有反电势法、磁链法、电感法、人工智能法等，最常用的便是反电动势法。

而大容量的无刷直流电机使用的低速工况也同样应用在众多领域，但这种低速工况下无刷直流电机若使用反电动势法进行无位置传感器换相，存在反电动势幅值过低难以检测过零点的问题。故在不安装位置传感器的前提下，如何获取低速工况下无刷直流电机的可靠换相信号成为了难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明根据传统的反电动势法进行改进，间接检测线间反电动势过零点，提出了一种基于反电动势法改进的无刷直流电机控制方法。

一种基于反电动势法改进的无刷直流电机控制方法，包括以下步骤：

根据无刷直流电机的数学模型确定反电动势理想情况下的波形；

确定无刷直流电机理想情况下线间反电动势表达式，进而得到相应的波形结果；

根据无刷直流电机线间反电动势表达式获取线间反电动势，再将获取的信号进行数字滤波来消除干扰信号；

根据无刷直流电机线间反电动势的波形变化趋势处理该信号，在每个区间分别利用两个变化趋势不同的线间反电动势作除法运算，得到幅值较高的检测信号检测线间反电动势过零点，从而达到换相目的并计算得出当前转速。

进一步的，由于测量的端电压和相电流受到噪声的干扰，因此引入了低通滤波器(LPF)来消除干扰，为了消除低速时的噪声，传统方法通常设置截止频率非常小的LPF；

然而，具有小截止频率的LPF将导致两个严重的问题，一种是相位延迟会因为速度低而快速增加，另一个是当速度增加时，滤波后的信号很容易失真；针对这些问题，提出了一种截止频率可变的数字LPF；

它的截止频率随着速度的增加而增加，随着速度的降低而降低，数字LPF的功能是：

f_c＝k_cf；

其中ω_c为截止角速度，f_c为截止频率，k_c为比例系数在0到1之间。