CN108574433A - 一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法，所述方法包括：在某一相换向完成之后设置一段不检测悬空相反电势的死区时间，避开死区时间之后开始周期采集悬空相反电势过零点，预估反电势过零点时间t_cc；检测悬空相反电势上升沿时，当t_cc<当前周期的时间t_b，以当前的t_cc作为实际过零点进行30°换向；检测悬空相反电势下降沿时，当t_cc>上一周期的时间t_a，以当前的t_cc作为实际过零点进行30°换向；实现了在正常运行时，能准确检测到实际悬空相的反电势过零点；在大功率运行时，能较为精确估算出实际悬空相反电势过零点并避免误检测；方法简单可靠，不需要占用太多软件资源，不需要额外的硬件资源。

Description

一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法

技术领域

本发明涉及直流无刷电机换相领域，具体地，涉及一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法。

背景技术

直流无刷电机广泛应用于工业自动化、农业自动化、武器装备现代化、办公自动化、家庭现代化、汽车电子等各个领域，随着人们生活水平不断提高以及直流无刷电机自身领域的不断发展，直流无刷电机的微型化，无感化已成为必然的发展趋势。无传感器的直流无刷电机以其安装方便，可靠性高等优点常常在一些大功率(高速重载)的应用场合中使用，迫切需要有效措施保证其在大功率运行时的可靠性。

已知一种方法通过直接检测悬空相的反电势过零点进行换向，但未考虑在电流较大时悬空相的反电势会淹没过零点而造成检测失败，令知一种方法通过检测悬空相续流二极管电流来判断反电势过零点，该方法需要增加额外的硬件电路，成本较高。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有的换向方法中，存在在大功率时容易换相失败，可靠性低或在大功率时需增加硬件电路，成本较高的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法，解决了现有的大功率时可靠性低或成本较高的技术问题，实现了在正常运行时，能准确检测到实际悬空相的反电势过零点；在大功率运行时，能较为精确估算出实际悬空相反电势过零点并避免误检测；方法简单可靠，不需要占用太多软件资源，不需要额外的硬件资源。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法，所述方法包括：

在某一相换向完成之后设置一段不检测悬空相反电势的死区时间，避开死区时间之后开始周期采集悬空相反电势过零点，预估反电势过零点时间t_cc；

检测悬空相反电势上升沿时，当t_cc<当前周期的时间t_b，以当前的t_cc作为实际过零点进行30°换向；检测悬空相反电势下降沿时，当t_cc>上一周期的时间t_a，以当前的t_cc作为实际过零点进行30°换向。

进一步的，通过下列公式来预估反电势过零点时间：

其中t_b、V_b为当前周期的时间与悬空相电压值，t_a、V_a为上一周期的时间与悬空相电压值，V_cc为母线电压值。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在正常运行时，能准确检测到实际悬空相的反电势过零点，通过轮询的方法保证了实际悬空相的反电势过零点在连续检测的两个周期范围以内，从而实现30°换向；

在大功率运行时，能较为精确估算出实际悬空相反电势过零点并避免误检测，预估算法通过连续两个周期的反电势电压反推出理论反电势过零点，以理论反电势过零点进行30°换向；

方法简单可靠，不需要占用太多软件资源，不需要额外的硬件资源，该方法采用统一的公式，能兼容正常运行以及大功率的使用环境，可以直接在所有的无传感器直流无刷电机控制器上应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法的流程示意图；

图2是本申请中正常运行时悬空相反电势上升沿示意图；

图3是本申请中大功率运行时悬空相反电势上升沿示意图；

图4是本申请中正常运行时悬空相反电势下降沿示意图；

图5是本申请中大功率运行时悬空相反电势下降沿示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法，解决了现有的大功率时可靠性低或成本较高的技术问题，实现了在正常运行时，能准确检测到实际悬空相的反电势过零点；在大功率运行时，能较为精确估算出实际悬空相反电势过零点并避免误检测；方法简单可靠，不需要占用太多软件资源，不需要额外的硬件资源。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请提供了一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法。该方法基于反电势的无传感器无刷直流电机控制技术，优化了其在大功率时的控制方法。该方法除具有常规方法时的高可靠优点之外，在大功率运行时也具有较高的可靠性。该方法实现方式简单，不需要占用额外的硬件资源，同时占用了很少的软件资源。

在某一相换向完成之后设置一段不检测悬空相反电势的死区时间，避开死区时间之后开始周期采集悬空相反电势过零点，通过下列公式来预估反电势过零点时间：

其中t_b、V_b为当前周期的时间与悬空相电压值，t_a、V_a为上一周期的时间与悬空相电压值，V_cc为母线电压值，t_cc为理论推导的过零点。检测悬空相反电势上升沿时，当t_cc<t_b，以当前的t_cc作为实际过零点进行30°换向；检测悬空相反电势下降沿时，当t_cc>t_a，以当前的t_cc作为实际过零点进行30°换向。具体流程如图1所示。

在换相完成之后，悬空相存在残余电流，残余电流会通过续流二极管或者MOF管进行续流并逐渐减少至零。在残余电流存在的时间内，悬空相的电压会根据电流流向被嵌位在0或母线电压，软件检测悬空相反电势时需要避开这段时间以免造成误检测，残余电流越大，需要避开的时间越长。

将悬空相的反电势按照近似直线进行处理，当电流较少时且反电势处于上升沿时，如图2，用当用公式1计算出t_cc>t_b时，说明反电势过零点还未出现，舍弃当前值并开始新一周期的反电势估算直至计算出t_cc<t_b，表明此时的实际反电势过零点已出现，此时用公式1计算出的理论反电势过零点时间t_cc作为实际反电势过零的估算点。而当电流较大时，如图3，若避开误检测时间后的连续2个周期的悬空相反电势和时间来反推断实际的反电势过零点出现t_cc<t_b时，说明避开悬空相误检测时间也错过了实际反电势的过零点或刚好在过零点上，以此时的t_cc作为实际反电势过零的估算点，仍具有较大的准确度。

同理，如图4、图5，当反电势处于下降沿时，当计算出t_cc>t_a，也表明了反电势过零点以出现并可以以当前的t_cc作为实际反电势过零估算点。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法，其特征在于，所述方法包括：

在某一相换向完成之后设置一段不检测悬空相反电势的死区时间，避开死区时间之后开始周期采集悬空相反电势过零点，预估反电势过零点时间t_cc；

检测悬空相反电势上升沿时，当t_cc<当前周期的时间t_b，以当前的t_cc作为实际过零点进行30°换向；检测悬空相反电势下降沿时，当t_cc>上一周期的时间t_a，以当前的t_cc作为实际过零点进行30°换向。

2.根据权利要求1所述的适用于大功率的无传感器直流无刷电机换相方法，其特征在于，通过下列公式来预估反电势过零点时间：

其中t_b、V_b为当前周期的时间与悬空相电压值，t_a、V_a为上一周期的时间与悬空相电压值，V_cc为母线电压值。