[发明专利]一种无位置传感器高速永磁电机换相点快速自校正装置及方法

权利要求书

1.一种无位置传感器高速永磁电机换相点快速自校正方法，应用于无位置传感器高速永磁电机换相点快速自校正装置，其中，该装置包括稳压直流电源(1)、Buck变换器(2)、三相全桥电路(3)、无刷直流电机(4)、电流检测电路(5)、电压调理电路(6)、数字控制器(7)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)数字控制器(7)产生PWM信号控制Buck变换器(2)的功率开关管，进而调节稳压直流电源(1)提供的直流母线电压；

2)电流检测电路(5)将所述直流母线电压信号转化为直流母线电流信号输入数字控制器(7)；电压调理电路(6)将相电压信号输入数字控制器(7)；

3)所述数字控制器(7)接收电流检测电路(5)输出的直流母线电流信号并根据两个采样时刻的直流母线电流信号计算电流差，而后基于该电流差使用换相点自校正方法生成电压校正系数，并利用该电压校正系数对所述相电压信号进行校正；

4)当校正后的非导通相电压值与换相前导通相电压值相等时，所述数字控制器(7)生成换相信号输出至三相全桥电路(3)，所述三相全桥电路(3)根据该换相信号实现所述无刷直流电机(4)的无位置传感器高精度换相控制；

所述换相点自校正方法包括以下步骤：

第一步，数字控制器(7)根据电流检测电路(5)检测到的直流母线电流i_L计算所述电流差并根据该电流差△i_L(α)及相反电势基频正弦项进行泰勒展开并忽略高次项解算出换相误差角度α：

其中，R为电机绕组相电阻，△i_L(α)为换相误差角度为α时的直流母线电流差，A₁为相反电势基频系数，δ为直流母线电流采样的偏移角度；

第二步，忽略相反电势高频谐波影响，数字控制器(7)根据误差角度α解算换相前的所述相电压信号的非导通相电压的初始校正系数m(0)，并通过该初始校正系数m(0)对非导通相电压进行初始校正，初始校正系数m(0)表示为：

其中，上式依据换相前导通相电压与校正后的非导通相电压的交点超前原换相点角度α的原则计算，α为换相误差角度，θ_ideal为理想换相点；

第三步，经初始校正后，数字控制器(7)计算实时直流母线电流差△i_L(α)，PI控制器按照△m(k)＝K_p△i_L(α)+K_i∫△i_L(α)dt生成校正系数的修正量△m(k)，式中的K_p为PI控制器的比例系数，K_i为PI控制器的积分系数，△i_L(α)实时直流母线电流差，

将计算出的修正量△m(k)按照m(k)＝m(k-1)+△m(k)计算当前时刻校正系数m(k)，当前时刻校正系数m(k)与非导通相电压相乘得到修正后的电压，该电压值与换相前导通相电压相等时输出所述换相信号，

其中，m(k)为第k次迭代的校正系数，m(k-1)为第k-1次迭代的校正系数，△m(k)为第k次迭代的校正系数修正量，迭代系数k＝1，2，3......。

2.根据权利要求1所述的一种无位置传感器高速永磁电机换相点快速自校正方法，其特征在于，根据所述的换相点自校正方法处理后的线电压平衡方程如下：

其中，u_a、u_b、u_c为数字控制器采集到的三路相电压，u_abm、u_bcm、u_cam为通过换相点自校正方法变换后的线电压，m(k)为第k次迭代的校正系数，所述换相时刻为线电压u_abm、u_bcm、u_cam过零时刻。