CN107547016B - 一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法 - Google Patents

一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107547016B
CN107547016B CN201710691534.7A CN201710691534A CN107547016B CN 107547016 B CN107547016 B CN 107547016B CN 201710691534 A CN201710691534 A CN 201710691534A CN 107547016 B CN107547016 B CN 107547016B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
current
phase
hall element
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710691534.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107547016A (zh
Inventor
王宝华
王惠赵
许鸣吉
严彬彬
白凡
刘宁
藤书宇
周荣
冯爱成
李明磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201710691534.7A priority Critical patent/CN107547016B/zh
Publication of CN107547016A publication Critical patent/CN107547016A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107547016B publication Critical patent/CN107547016B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法。该方法为：A)将霍尔元件设置在定子的AB相之间；B)对AB线圈通正向电流，C相线圈通反向电流，记录此时刻为tB；C)对A线圈通反向电流，BC相线圈通正向电流，保持到霍尔元件的输出电平变化，记录此时刻为tC，如果此步骤的上一步骤是B)，则更新转子周期T＝4×(tC‑tB)，如果上一步骤是F)，则T＝2×(tC‑tE)；D)对A线圈通正向电流，B线圈通以反向电流，C线圈通以正向电流，此通电时间为T/4；E)对A线圈通正向电流，BC线圈通反向电流，保持到霍尔元件的输出电平变化，记录此时刻为tE，更新T＝2×(tE‑tC)；F)对A线圈通反向电流，B相线圈通正向电流，C相线圈通反向电流，此通电时间为T/4；G)进入步骤C。本发明节省了位置传感器的数量，降低了无刷直流电机的成本。

Description

一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，特别是一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法。
背景技术
当今直流永磁无刷电机在生产生活中得到了广泛的应用，其原理是通过开关器件控制电机定子绕组的电流方向实现电机的换相，其与普通的直流电机相比，不需要安装换向片，去掉了普通直流电机中最容易损坏的部件，并且通过控制PWM波的占空比就可以调节电机的转速，在一些需要直流电源供电并且对控制精度要求较高的场合，普遍利用直流无刷电机进行控制。
直流无刷电机控制中的核心问题是对定子电流的换相控制，对于直流无刷电机的换相控制，目前存在两种方法，一种是有位置传感器法，另一种是无位置传感器法。其中无位置传感器法通过检测定子绕组的感应电动势来判断转子位置，进而进行换相控制，检测方式和控制策略都很复杂。而带有位置传感器的电机，只需要判断位置传感器的输出状态便可以知道此时转子的位置，进行换相的逻辑简单。现今含有位置传感器的永磁无刷直流电机控制方法中，需要三个位置传感器来定位转子的位置，每一次换向是根据霍尔元件的输出状态变化来进行控制。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法，从而把直流永磁无刷电机中的三个位置传感器降低到一个。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法，按如下步骤：
步骤A、将霍尔元件设置在定子的AB相之间；
步骤B、启动状态时对定子绕组的AB线圈通以正向电流，C相线圈通以反向电流，记为A+B+C-，通电时间持续0.5～1S，记录此时刻为tB；
步骤C、对定子绕组的A线圈通以反向电流，BC相线圈通以正向电流，记为A-B+C+，此通电状态一直保持到霍尔元件的输出电平变化，并且记录此时刻为tC，如果此步骤的上一个步骤是步骤B，则按照表达式T＝4×(tC-tB)更新转子周期T，如果此步骤的上一个步骤是步骤F，则按照表达式T＝2×(tC-tE)更新转子周期；
步骤D、对定子绕组的A线圈通以正向电流，B相线圈通以反向电流，C相线圈通以正向电流，记为A+B-C+，此通电时间为T/4；
步骤E、对定子绕组的A线圈通以正向电流，BC相线圈通以反向电流，记为A+B-C-，此通电状态一直保持到霍尔元件的输出电平变化，并且记录此时刻为tE,更新转子周期T＝2×(tE-tC)；
步骤F、对定子绕组的A线圈通以反向电流，B相线圈通以正向电流，C相线圈通以反向电流，记为A-B+C-，此通电时间为T/4；
步骤G、进入步骤C。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：通过位置传感器的转子位置检测以及对转子位置的预测，只需要一个位置传感器便可以实现电机的换相控制，减少了位置传感器的数量，降低了直流永磁无刷电机的成本。
附图说明
图1为本发明基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法的总体示意图。
图2为启动状态时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置示意图。
图3为定子状态1时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置示意图。
图4为定子状态2时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置示意图。
图5为定子状态3时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置示意图。
图6为定子状态4时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施进行说明，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法，按如下步骤：
步骤A、将霍尔元件设置在定子的AB相之间；
步骤B、启动状态时对定子绕组的AB线圈通以正向电流，C相线圈通以反向电流，记为A+B+C-，通电时间持续0.5～1S，记录此时刻为tB；
步骤C、对定子绕组的A线圈通以反向电流，BC相线圈通以正向电流，记为A-B+C+，此通电状态一直保持到霍尔元件的输出电平变化，并且记录此时刻为tC，如果此步骤的上一个步骤是步骤B，则按照表达式T＝4×(tC-tB)更新转子周期T，如果此步骤的上一个步骤是步骤F，则按照表达式T＝2×(tC-tE)更新转子周期；
步骤D、对定子绕组的A线圈通以正向电流，B相线圈通以反向电流，C相线圈通以正向电流，记为A+B-C+，此通电时间为T/4；
步骤E、对定子绕组的A线圈通以正向电流，BC相线圈通以反向电流，记为A+B-C-，此通电状态一直保持到霍尔元件的输出电平变化，并且记录此时刻为tE,更新转子周期T＝2×(tE-tC)；
步骤F、对定子绕组的A线圈通以反向电流，B相线圈通以正向电流，C相线圈通以反向电流，记为A-B+C-，此通电时间为T/4；
步骤G、进入步骤C。
实施例1
本实施例先从总体介绍本发明结构，再按照控制顺序，顺序的将整个控制方法进行实例叙述。
如图1所示的一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法，其分为启动状态、定子状态1、周期预测环节、定子状态2、定子状态3、周期预测环节、定子状态4。启动状态使转子移动到指定的位置；定子状态1、定子状态2、定子状态3、定子状态4为无刷直流电机的4种定子通电状态；周期预测环节根据霍尔元件输出的电平变化可以得到转子半个周期的时间，在本实施例中，转子磁极由N到S穿过霍尔元件，霍尔元件输出一个上升沿，在转子磁极由S到N穿过霍尔元件的过程中，霍尔元件输出一个下降沿，记录每个上升沿和下降沿的之间的时间差，即可以得到转子半个周期的时间。
如图2所示，为启动状态时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置，定子绕组的AB相线圈通以正向电流，C相线圈通以反向电流，此时磁势方向与C相方向相反，转子在磁场的作用下转动到如图2所示的位置，在该状态下持续通电1S，使转子位置稳定下来，记录此时的时间tB，切换到定子状态1。
如图3所示，为定子状态1时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置，对定子绕组的A线圈通以反向电流，BC相线圈通以正向电流，此时磁势方向与A相方向相反，在整个状态1的过程中，定子的磁势一直向转子提供一个与旋转方向相同转矩，转子在磁场的作用下转动到如图3所示的位置时，转子的磁场由S极到N极穿过霍尔元件，霍尔元件产生一个下降沿，记录此时的时刻tC，如果此状态的上一个状态是启动状态，更新周期T＝4×(tC-tB)，如果此状态的上一个状态不是启动状态，则更新周期T＝2×(tC-tE)，完成周期的预测，切换到定子状态2。
如图4所示，为定子状态2时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置，对定子绕组的A线圈通以正向电流，B相线圈通以反向电流，C相线圈通以正向电流，磁势方向与B相方向相反,在此定子电流状态下持续时间T/4，因为在一个周期内，电机转子的转速可以近似看成不变，所以在定子状态2的过程中，转子由如图3所示位置经过T/4运动到如图4所示位置，在整个T/4时间中，定子的磁势一直向转子提供一个与旋转方向相同转矩，转子在磁场的作用下转动到如图3所示的位置时，切换到定子状态3。
如图5所示，为定子状态3时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置，对定子绕组的A线圈通以正向电流，BC相线圈通以反向电流，此时磁势方向与A相方向相同，在整个状态3的过程中，定子的磁势一直向转子提供一个与旋转方向相同转矩，转子在磁场的作用下转动到如图5所示的位置时，转子的磁场由N极到S极穿过霍尔元件，霍尔元件产生一个上升沿，记录此时的时刻tE，更新周期T＝2×(tE-tC)，切换到定子状态4。
如图6所示，为定子状态4时的各定子绕组电流方向、磁势及转子位置，对定子绕组的A线圈通以反向电流，B相线圈通以正向电流，C相线圈通以反向电流，磁势方向与B相方向相同，在此定子电流状态下持续时间T/4，因为在一个周期内，电机转子的转速可以近似看成不变，所以在定子状态4的过程中，转子由如图5所示位置经过T/4运动到如图6所示位置，在整个状态中，定子的磁势一直向转子提供一个与旋转方向相同转矩，转子在磁场的作用下转动到如图6所示的位置时，切换到定子状态1。

Claims (1)

1.一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法，其特征在于，按如下步骤：
步骤A、将霍尔元件设置在定子的AB相之间；
步骤B、启动状态时对定子绕组的AB相线圈通以正向电流，C相线圈通以反向电流，记为A+B+C-，通电时间持续0.5～1S，记录此时刻为tB；
步骤C、对定子绕组的A相线圈通以反向电流，BC相线圈通以正向电流，记为A-B+C+，此通电状态一直保持到霍尔元件的输出电平变化，当转子的磁场由S极到N极穿过霍尔元件，霍尔元件产生一个下降沿，记录此时刻为tC，如果此步骤的上一个步骤是步骤B，则按照表达式T＝4×(tC-tB)更新转子周期T，如果此步骤的上一个步骤是步骤F，则按照表达式T＝2×(tC-tE)更新转子周期；
步骤D、对定子绕组的A相线圈通以正向电流，B相线圈通以反向电流，C相线圈通以正向电流，记为A+B-C+，此通电时间为T/4；
步骤E、对定子绕组的A相线圈通以正向电流，BC相线圈通以反向电流，记为A+B-C-，此通电状态一直保持到霍尔元件的输出电平变化，当转子的磁场由N极到S极穿过霍尔元件，霍尔元件产生一个上升沿，记录此时刻为tE，更新转子周期T＝2×(tE-tC)；
步骤F、对定子绕组的A相线圈通以反向电流，B相线圈通以正向电流，C相线圈通以反向电流，记为A-B+C-，此通电时间为T/4；
步骤G、进入步骤C。
CN201710691534.7A 2017-08-14 2017-08-14 一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法 Active CN107547016B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710691534.7A CN107547016B (zh) 2017-08-14 2017-08-14 一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710691534.7A CN107547016B (zh) 2017-08-14 2017-08-14 一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107547016A CN107547016A (zh) 2018-01-05
CN107547016B true CN107547016B (zh) 2020-06-26

Family

ID=60970526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710691534.7A Active CN107547016B (zh) 2017-08-14 2017-08-14 一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107547016B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111226626B (zh) * 2018-11-28 2022-09-16 南京泉峰科技有限公司 链锯、电动工具以及电动工具的控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201918945U (zh) * 2011-01-25 2011-08-03 深圳市博巨兴实业发展有限公司 一种单霍尔直流无刷电机控制装置
CN103475282A (zh) * 2013-08-30 2013-12-25 中山大洋电机制造有限公司 一种应用单个霍尔传感器的三相直流无刷电机的控制方法
CN105391362A (zh) * 2015-10-29 2016-03-09 天津市松正电动汽车技术股份有限公司 一种直流无刷电机霍尔传感器控制算法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100258434B1 (ko) * 1996-09-02 2000-06-01 윤종용 1-홀 신호를 이용한 3상 비엘디시 모터의 구동회로
US9479090B2 (en) * 2013-12-20 2016-10-25 Semiconductor Components Industries, Llc Motor control circuit and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201918945U (zh) * 2011-01-25 2011-08-03 深圳市博巨兴实业发展有限公司 一种单霍尔直流无刷电机控制装置
CN103475282A (zh) * 2013-08-30 2013-12-25 中山大洋电机制造有限公司 一种应用单个霍尔传感器的三相直流无刷电机的控制方法
CN105391362A (zh) * 2015-10-29 2016-03-09 天津市松正电动汽车技术股份有限公司 一种直流无刷电机霍尔传感器控制算法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107547016A (zh) 2018-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0414703B1 (en) Starting a brushless dc motor
US6670784B2 (en) Motor Apparatus and control method therefor
EP2959573A2 (en) Method and system for determining the position of a synchronous motor's rotor
JP2008301588A (ja) ブラシレスモータの駆動装置
JP2020513720A (ja) ギアモータ、対応するワイパーシステム及び対応する制御方法
US8058826B2 (en) Motor controller with hall sensor output misalignment compensation using delayed or shifted commutation
US8994303B2 (en) Method and device for driving brushless direct-current motor during displacement of actuating element
US10505486B2 (en) Motor and motor control method
KR20180067029A (ko) 진상각 제어기
CN107547016B (zh) 一种基于单个位置传感器的直流永磁无刷电机控制方法
CN102215022A (zh) 无刷直流马达的无感测器启动方法
CN108092572B (zh) 一种不具有整流器的三相同步电机的启动的控制方法
US20200036306A1 (en) Pump control device
JP2011030385A (ja) モータ駆動装置、及びモータに備えられたロータの相対位置の判別方法
JP2017507630A (ja) モータ加速方法
JP2008259360A (ja) ブラシレスモータ用通電制御回路
CN109874399B (zh) Sr马达控制系统以及sr马达控制方法
JP2008043073A (ja) ブラシレスモータの回転数制御方法、ブラシレスモータの回転数制御装置
JP5384908B2 (ja) ブラシレスモータ起動方法及び制御装置
EP3306805A1 (en) Dc-brushless-motor control device
JP5422526B2 (ja) ブラシレスモータの駆動装置
JP6994979B2 (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
JP2014087217A (ja) モータ駆動装置
JP2006129667A (ja) ロータ位置のセンサレス検出方法
JP4312115B2 (ja) モータ駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant