CN107846161A - 一种无刷直流电机控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机控制技术领域，公开了一种无刷直流电机控制方法及装置，该方法包括：获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号；根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号；根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制，通过反电动势来确定转子的位置信号，提高了无刷直流电机的定位精度，且具有普适性。

Description

一种无刷直流电机控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种无刷直流电机控制方法及装置。
背景技术
变频压缩机中采用的电机一般为永磁无刷电机，它的转子嵌入永磁体，产生固定磁场，定子是相对应的三相供电绕组，通过电子换相器调节定子绕组的通电顺序及通电的强弱，从而产生与转子同步的旋转磁场，并与转子磁铁的磁场相互作用，驱动转子的旋转，为了驱动和控制永磁电机的运行，调节转速，首先必须测定转子的位置，然后确定准确的换相信号，才能使电流信号的转换与转子的实际位置相匹配，控制转子的平稳运行。对于有位置传感器的永磁电机而言，可以通过位置传感器的检测信号，准确检测转子的位置，从而可以判定电流信号的换相时间，切换供电电压。对于冰箱用变频压缩机，电动机封闭于压缩机内，由于工作时温度变化较大等原因，一般不安装位置传感器，无法直接获得转子的位置信号。因此对于此类永磁电机，如何准确的确定转子的位置并实现准确的电流换相，就显得尤为重要。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种无刷直流电机控制方法及装置，通过反电动势来确定转子的位置信号，提高了无刷直流电机的定位精度，且具有普适性。
为实现上述目的，本发明提供的一种无刷直流电机控制方法，包括：
获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号；
根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号；
根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制。
可选地，所述获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号包括：
根据公式E＝2NlrBω计算无刷直流电机的反电动势；
其中，E为反电动势，N为每相绕组的线圈数，l为转子的长度，r为电机最大转速，B为转子的磁通密度，ω为转子的角速度；
根据反电动势波形图，获取反电动势过零信号。
可选地，所述获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号包括：
采用端电压检测法获取无刷直流电机的反电动势，并经软件计算或硬件电路获得反电动势过零信号。
可选地，所述反电动势波形图为梯形图。
可选地，所述根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号包括：
将所述反电动势过零信号延迟30°电角度，得到6个离散的转子位置信号，根据所述转子位置信号获取换相信号，控制定子绕组产生与转子位置相适应的定子磁场。
可选地，所述根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制包括：
将所述换相信号输入到控制芯片，控制芯片根据硬件驱动电路对无刷直流电机进行控制。
可选地，所述控制芯片的型号为：TMS320LF2401A。
作为本发明的另一方面，提供的一种无刷直流电机控制装置，包括：
反电动势获取模块，用于获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号；
位置信号获取模块，用于根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号；
控制模块，用于根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制。
本发明提出的一种无刷直流电机控制方法及装置，该方法包括：获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号；根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号；根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制，通过反电动势来确定转子的位置信号，提高了无刷直流电机的定位精度，且具有普适性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种无刷直流电机控制方法流程图；
图2为本发明实施例一提供的一种反电动势波形图；
图3为本发明实施例一提供的硬件驱动电路的电路图；
图4为本发明实施例二提供的一种无刷直流电机控制装置示范性结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。
实施例一
如图1所示，在本实施例中，一种无刷直流电机控制方法，包括：
S10、获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号；
S20、根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号；
S30、根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制。
在本实施例中，通过反电动势来确定转子的位置信号，提高了无刷直流电机的定位精度，且具有普适性。
在本实施例中，在没有位置传感器的情况下，通过检测各悬空相绕组的的反电动势，确定这一相绕组反电动势的过零点，就可以间接确定转子的实际位置，并提供相应的PWM换相信号，控制定子绕组产生与转子位置相适应的定子磁场。
在本实施例中，所述步骤S10包括：
根据公式E＝2NlrBω计算无刷直流电机的反电动势；
其中，E为反电动势，N为每相绕组的线圈数，l为转子的长度，r为电机最大转速，B为转子的磁通密度，ω为转子的角速度；
根据反电动势波形图，获取反电动势过零信号。
作为另一种实施例，所述步骤S10包括：
采用端电压检测法获取无刷直流电机的反电动势，并经软件计算或硬件电路获得反电动势过零信号。
如图2所示，在本实施例中，所述反电动势波形图为梯形图。
在本实施例中，所述步骤S20包括：
将所述反电动势过零信号延迟30°电角度，得到6个离散的转子位置信号，根据所述转子位置信号获取换相信号，控制定子绕组产生与转子位置相适应的定子磁场。
在本实施例中，所述步骤S30包括：
将所述换相信号输入到控制芯片，控制芯片根据硬件驱动电路对无刷直流电机进行控制。
在本实施例中，所述控制芯片的型号为：TMS320LF2401A，其主频为40MHz，指令周期只需20nS，具有8K-16位Flash和1K-16位RAM，具有7个PWM通道和一个捕获单元，具有5通道10位AD接口，且有32个管脚封装。
由于TMS320LF2401A基于高速数字信号处理，且集成有专用于产生PWM的片内外围设备，减少了中央处理器的干预时间，可使步进电机的细分数加大，系统运行可靠，性价比高，控制器体积较小，便于操作，实用性较广。
如图3所示为所述无刷直流电机的硬件驱动电路，它由经典的逆变电路与控制芯片相结合实现电机控制。
实施例二
如图4所示，一种无刷直流电机控制装置，包括：
反电动势获取模块10，用于获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号；
位置信号获取模块20，用于根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号；
控制模块30，用于根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制。
在本实施例中，通过反电动势来确定转子的位置信号，提高了无刷直流电机的定位精度，且具有普适性。
在本实施例中，在没有位置传感器的情况下，通过检测各悬空相绕组的的反电动势，确定这一相绕组反电动势的过零点，就可以间接确定转子的实际位置，并提供相应的PWM换相信号，控制定子绕组产生与转子位置相适应的定子磁场。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种无刷直流电机控制方法，其特征在于，包括：
获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号；
根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号；
根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号包括：
根据公式E＝2NlrBω计算无刷直流电机的反电动势；
其中，E为反电动势，N为每相绕组的线圈数，l为转子的长度，r为电机最大转速，B为转子的磁通密度，ω为转子的角速度；
根据反电动势波形图，获取反电动势过零信号。
3.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号包括：
采用端电压检测法获取无刷直流电机的反电动势，并经软件计算或硬件电路获得反电动势过零信号。
4.根据权利要求2或3所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述反电动势波形图为梯形图。
5.根据权利要求4所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号包括：
将所述反电动势过零信号延迟30°电角度，得到6个离散的转子位置信号，根据所述转子位置信号获取换相信号，控制定子绕组产生与转子位置相适应的定子磁场。
6.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制包括：
将所述换相信号输入到控制芯片，控制芯片根据硬件驱动电路对无刷直流电机进行控制。
7.根据权利要求6所述的一种无刷直流电机控制方法，其特征在于，所述控制芯片的型号为：TMS320LF2401A。
8.一种无刷直流电机控制装置，其特征在于，包括：
反电动势获取模块，用于获取无刷直流电机的反电动势，并求取反电动势过零信号；
位置信号获取模块，用于根据所述反电动势过零信号得到转子位置信号，并提供相应的换相信号；
控制模块，用于根据所述换相信号对无刷直流电机进行控制。
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