CN110061662A - 一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法 - Google Patents

Abstract

一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法，属于电机控制领域。本发明为了解决现有技术中的无位置传感器电机位置检测存在转子位置信息偏差大的问题；本申请采集无刷直流电机每一导通状态的四分之三时刻的非导通相反电动势值；将相邻两次导通状态获取的非导通相反电动势的数值相加得到非导通相反电动势和；对非导通相的反电动势和进行PI调节，得到占空比调整量；当非导通相反电动势和为零时，无需调整；当非导通相反电动势和小于零时，增加占空比；当非导通相反电动势和大于零时，减小占空比。本发明提高电机换相的准确性，无需额外硬件电路，通用性强,计算量小。

Description

一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法

技术领域

一种电机换相优化方法，属于电机控制技术领域，具体涉及一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法。

背景技术

近年来，无刷直流电机以其可靠性高、抗干扰能力强效率高等优点，在工业领域有着越来越广泛的应用，传统的无刷直流电机采用位置传感器进行转子位置的获取，进而实现无刷直流电机的换相，但位置传感器可靠性不高且易受外界环境影响，降低了无刷直流电机的效率，因此，无位置传感器无刷直流电机控制策略的发展具有重要意义。

无刷直流电机无位置传感器的控制策略中，转子位置信息的准确性是决定无位置传感器控制方式能否高效运行的关键。但任一种无位置传感器控制方法都无法得到绝对准确的位置信息，且电机设计参数的测量误差，电机运行的检测误差，外界环境的变化等都会导致提取的转子位置信息产生偏差。

发明内容

本申请为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法，提高电机换相的准确性，无需额外硬件电路，计算简便，通用性强。

一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法，包括如下步骤：

步骤1、依次采集无刷直流电机每一导通状态的四分之三时刻的非导通相反电动势值；

步骤2、将相邻两次导通状态获取的非导通相反电动势的数值相加得到非导通相反电动势和；

步骤3、对非导通相的反电动势和进行PI调节，得到占空比调整量；

步骤4、对步骤2所述非导通相反电动势和进行判断，当非导通相反电动势和为零时，无需调整；当非导通相反电动势和小于零时，增加占空比；当非导通相反电动势和大于零时，减小占空比。

进一步的，步骤3具体包括：

通过PI调节得占空比调整量；

进行PI调节离散化处理，得到第k次转子位置优化的占空比调整量与第k次采集的非导通相反电动势和之间的关系。

进一步的，所述PI调节方法为：

式中，Δe同一相作为非导通相时相邻两次测得的反电动势和，ΔD为占空比调整量，K_p为比例系数，T_i为积分时间常数。

进一步的，PI调节离散化处理后，第k次转子位置优化的占空比调整量与第k次采集的非导通相反电动势和之间的关系如下：

其中，Δe_k为第k次采样得到的反电动势和，Δe_k-Δe_k-1表示第k次换相位置优化的变化量，k为正整数，D_k为第k次转子位置优化的占空比,ΔD_k第k次转子位置优化的占空比调整量。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

通常情况下无刷直流电机都会对反电动势进行采集，所以本申请在硬件上无需外设额外检测电路，降低了系统硬件电路的复杂性，简化李换相位置优化过程；并且本申请只需要对某一相非导通时在换相四分之三时刻的反电动势值进行采样，并将该采样值作为PI调节的输入量实现无刷直流电机的换相位置优化，计算量小，控制过程简单，提高了系统的准确性和通用性。

附图说明

图1为本发明实施例的整体流程示意图；

图2为本发明实施例的无刷直流电机反电动势图；

具体实施方式

下面结合附图对本申请进行进一步描述：

如图1所示，本实施例的一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化策略，其步骤下：

步骤1：由于在相邻两个四分之三时刻的数值大小相等、方向相反，并且该时刻的数值为中间值，不会过大也不会过小，所以采集无刷直流电机每一导通状态的四分之三时刻的非导通相反电动势的值，如图1所示，以A相为非导通相为例，在CB导通阶段的四分之三时刻，采集A相反电动势e_a1,在BC导通阶段的四分之三时刻，采集A相反电动势e_a2。

步骤2：将相邻两次测得的反电动势相加得到Δe，即：

Δe＝e_a1+e_a2 (4)

步骤3：对非导通相的反电动和Δe进行PI运算，得到数值ΔD。

式中，Δe_k同一相作为非导通相时相邻两次测得的反电动势和，ΔD为占空比调整量，K_p为比例系数，T_i为积分时间常数

将上式进行PI调节离散化后得：

D_k＝D_k-1±ΔD_k (7)

其中，Δe_k为第k次采样得到的反电动势和，Δe_k-Δe_k-1表示第k次换相位置优化的变化量，k为正整数，D_k为第k次转子位置优化的占空比,ΔD_k第k次转子位置优化的占空比调整量。

步骤4：当Δe_k等于零时，无刷直流电机正常换相，无需调整；

当Δe_k小于零时，无刷直流电机超前换相，增加占空比，此时D_k＝D_k-1+ΔD_k；

当Δe_k大于零时，无刷直流电机滞后换相，减小占空比，此时D_k＝D_k-1-ΔD_k；

所述增加或减少占空比的量通过离散后的PI调节获取，通过式(7)得到第k磁转子位置优化的占空比。

重复循环步骤1-步骤4，实现无刷直流电机占空比的动态调整，实现了电机换相的优化。

本发明的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的。它们并不是穷举性，也不意于将本发明限制于这些精确描述的内容，在上述教导的指引下，还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本发明的原理以及它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本发明。因此，应当理解的是，本发明意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。

Claims (5)

1.一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、依次采集无刷直流电机每一导通状态的四分之三时刻的非导通相反电动势值；

步骤2、将相邻两次导通状态获取的非导通相反电动势的数值相加得到非导通相反电动势和；

步骤3、对非导通相的反电动势和进行PI调节，得到占空比调整量；

步骤4、当步骤2所述非导通相反电动势和为零时，无需调整；当非导通相反电动势和小于零时，增加占空比；当非导通相反电动势和大于零时，减小占空比。

2.根据权利要求1所述一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法，其特征在于：步骤3具体包括：

通过PI调节得占空比调整量；

进行PI调节离散化处理，得到第k次转子位置优化的占空比调整量与第k次采集的非导通相反电动势和之间的关系。

3.根据权利要求2所述一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法，其特征在于：所述PI调节方法为：

式中，Δe同一相作为非导通相时相邻两次测得的反电动势和，ΔD为占空比调整量，K_p为比例系数，T_i为积分时间常数。

4.根据权利要求3所述一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法，其特征在于：PI调节离散化处理后，第k次转子位置优化的占空比调整量与第k次采集的非导通相反电动势和之间的关系如下：

其中，Δe_k为第k次采样得到的反电动势和，Δe_k-Δe_k-1表示第k次换相位置优化的变化量，k为正整数，D_k为第k次转子位置优化的占空比,ΔD_k第k次转子位置优化的占空比调整量。

5.根据权利要求4所述一种基于反电动势和的无刷直流电机换相优化方法，其特征在于：步骤1所述当非导通相反电动势和小于零时，增加占空比，此时占空比为：D_k＝D_k-1+ΔD_k；

当非导通相反电动势和大于零时，减小占空比，此时占空比为：D_k＝D_k-1-ΔD_k。