CN103580578A - 一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法，其步骤包括：当检测到电机起动信号之后，进入角度增量值自动获取处理环节；首先，读取当前霍尔状态值，采用方波驱动方式导通相应的绕组以起动电机，并开启定时器计时；然后，记录下电机转动所经过的霍尔信号周期数，并且保存每一个霍尔周期间隔时间值；如果霍尔信号周期数大于设定的次数，则关闭定时器并且关断所有的功率管以停止电机；最后，通过保存的各个霍尔周期时间值以及程序中设定的PWM调制周期值分别计算起动阶段各个不同霍尔间隔时间内的实际角度增量值。这种方法属于一种离线计算方式，所计算出来的角度增量值更接近实际运行值，能够避免电机在带载起动过程中出现噪音及抖动现象。

Description

一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法

技术领域

本发明应用在无刷直流电机正弦波控制领域，尤其是涉及一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取技术。

背景技术

正弦波驱动无刷直流电机具有效率高、转矩波动小、噪声低、运行可靠、控制特性良好等优点，近年来应用日益广泛，发展较快。

传统的正弦波控制方式需要特定的高精度转子位置传感器产生正弦波参考信号。这些传感器如旋转变压器、光电编码器等价格昂贵，而且安装调试复杂。因此，目前对于精度要求不高的应用场合，如风机、电动车等，大多数采用霍尔传感器输出的离散位置信号来估算转子位置信息。这种估算方式是在电机正常旋转并能够准确获取前几个霍尔间隔内转速等信息基础上实现的。当电机处于静止状态时，系统只能根据当前霍尔状态值确定转子大概位置信息，而不能采用上述估算方法来获取更加精确细分的角度信息。因此，为了实现无刷直流电机的正弦波驱动，首先需要考虑如何实现电机正常起动。

无刷直流电机正弦波驱动方式下常用的起动方式包括：方波间接起动和正弦波直接起动两种方式。无刷直流电机正弦波直接起动方式不需要考虑切换时间等问题，与方波间接起动方式相比，起动阶段算法较为简单。但由于正弦波控制方式需要准确的转子位置信息，因此需要在起动阶段采用角度增量值来估算转子位置值，从而使实现电机平稳起动。目前，角度增量值的主要选取方式为：在电机起动阶段的前几个霍尔周期内采用固定的角度增量值。这种采用固定角度增量值实现无刷直流电机正弦波起动的方法费时费力，需要经过多次的起动测试，才能找到合适的角度增量值。由于该方法在起动阶段采用的是固定角度增量值，因此当起动条件发生变化时，需要重新测试，使得该方法显得非常繁琐。而且在实际起动过程中，由于速度的变化，导致每个霍尔间隔时间值同样是变化的。如果依然在每一个霍尔间隔内采用固定的角度增量值，就有可能导致起动过程中出现噪音及电机抖动问题。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法，其可避免电机在起动过程中出现噪音及抖动现象。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法，其具体步骤如下：

(1)检测到电机起动信号之后，进入角度增量值自动获取处理环节；

(2)读取当前霍尔状态值，采用方波驱动方式导通相应的绕组以起动电机，并开启定时器计时；

(3)记录下电机转动所经过的霍尔信号周期数N，并且保存每一个霍尔周期间隔时间值；

(4)根据霍尔信号周期数N以及设定次数值Q来确定执行步骤。若N≤Q，重复进行步骤(2)和(3)，若N>Q，进行步骤(5)；

(5)关闭定时器，并且关断所有的功率管以停止电机；

(6)通过保存的各个霍尔周期时间值以及程序中设定的PWM调制周期值分别计算起动阶段各个不同霍尔间隔时间内的实际角度增量值。

上述步骤(3)或(4)中，电机所经过的霍尔信号周期数是通过检测霍尔信号跳变次数计数。次数Q以霍尔信号往同一方向转动变化次数为单位，数值为6。

该角度增量值是在实际运行情况下离线计算出来的，而不是如一般方法所采用的恒定估计值。在起动阶段，由于霍尔间隔时间随着转速变化而变化，因此离线计算出来的角度增量值更接近实际角度值。在相同的起动条件下，系统在初始调试阶段只需要离线计算一次角度增量值，以后每次起动都直接调用该值即可，不需要再次计算调试。

附图说明

图1是角度增量值自动获取程序流程图；

图2是霍尔扇区与电压矢量扇区对应关系示意图。

具体实施方式

以下将结合参考附图，对本发明的实现过程进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法，具体实现步骤如下：

(1)检测到电机起动信号之后，进入角度增量值自动获取处理环节；

(2)读取当前霍尔状态值，采用方波驱动方式导通相应的绕组以起动电机，并开启定时器计时。各个霍尔状态值所对应的绕组导通关系是以数组形式保存在程序中的，使用时只需要调用这些数组即可；

(3)记录下电机所经过的霍尔信号周期数，保存每一个霍尔周期间隔时间值。其中，电机所经过的霍尔信号周期数N是通过检测霍尔信号跳变次数计数。而霍尔周期间隔时间是通过在霍尔信号发生跳变时读取定时器值获取的；

(4)根据霍尔信号周期数N以及设定次数值Q来确定执行步骤。若N≤Q，进行步骤(2)和(3)，若N>Q，进行步骤(5)；其中，次数Q以霍尔信号往同一方向转动变化次数为单位，数值为6；

(5)关闭定时器，并且关断所有的功率管以停止电机；

(6)通过保存的各个霍尔周期时间值以及程序中设定的PWM调制周期值分别计算起动阶段各个不同霍尔间隔时间内的实际角度增量值。实际应用时，在每一个PWM周期中断函数中通过累加该角度增量值，从而估算相应的转子位置。如图2所示，程序中还可以通过霍尔信号输出的6个离散位置信号对所估算的转子位置信号进行校正及约束；

(7)保存离线计算的实际角度增量值。

以上实施例仅为本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明所提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)检测到电机起动信号之后，进入角度增量值自动获取处理环节；

(2)读取当前霍尔状态值，采用方波驱动方式导通相应的绕组以起动电机，并开启定时器计时；

(3)记录下电机转动所经过的霍尔信号周期数N，并且保存每一个霍尔周期间隔时间值；

(4)根据霍尔信号周期数N以及设定次数值Q确定执行步骤。若N≤Q，重复进行步骤(2)和(3)，若N>Q，进行步骤(5)；

(5)关闭定时器，并且关断所有的功率管以停止电机；

(6)通过保存的各个霍尔周期时间值以及程序中设定的PWM调制周期值分别计算起动阶段各个不同霍尔间隔时间内的实际角度增量值。

2.根据权利1所述的一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法，其特征在于：所述步骤(3)或(4)中，电机所经过的霍尔信号周期数是通过检测霍尔信号跳变次数计数。设定次数值Q以霍尔信号往同一方向转动变化次数为单位，数值为6。

3.根据权利1所述的一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法，其特征在于：该角度增量值是在实际运行情况下离线计算出来的，而不是如一般方法所采用的恒值。在起动阶段，由于霍尔间隔时间随着转速变化而变化，因此离线计算出来的角度增量值更接近实际角度值，从而能够避免电机在带载起动过程中出现噪音及抖动现象。

4.根据权利1所述的一种无刷直流电机正弦波起动时的角度增量获取方法，其特征在于：在相同的起动条件下，系统在初始调试阶段只需要离线计算一次角度增量值，以后每次起动都直接调用该值即可，不需要再次计算调试。

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