CN113992073B - 一种直流无刷电机驱动器自动鉴相方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流无刷电机驱动器自动鉴相方法，属于电机控制领域。根据六步换相通电顺序将转子电角度均分为六个区间；驱动器按V+U‑给电机通电一段时间，记录霍尔位置传感器的初始值；然后驱动器按照V+U‑、W+U‑、W+V‑、U+V‑、U+W‑、V+W‑的顺序给电机通电，记录霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值，以及转子转过的电角度；分析霍尔位置传感器的跳变情况和转子转过的电角度确定每个区间对应的霍尔位置传感器的值，得到六步换相驱动的换相表。应用本发明驱动器可以自动、快速的完成不同直流无刷电机的鉴相。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制领域，更具体的说涉及直流无刷电机六步换相控制。
背景技术
无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。
六步换相是直流无刷电机常用的一种驱动控制方法，鉴相确定六个转子电角度区间对应的霍尔位置传感器的值，建立换相表是六步换相控制的基础。直流无刷电机鉴相常用的方法是用外力拖动直流无刷电机，根据三相线圈的反电动势和霍尔位置传感器的值确定三相线圈与三个霍尔位置传感器的对应关系，但此方法麻烦，需要人工操作，无法使用驱动器自动完成。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种直流无刷电机驱动器确定电机线圈与电机霍尔位置传感器对应关系的鉴相方法，用于得到直流无刷电机驱动器六步换相驱动电机的换相表。
技术方案
一种直流无刷电机驱动器自动鉴相方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：驱动器按照六步换相通电顺序将转子电角度均分为六个区间；
步骤2：驱动器按V+U-给电机通电一段时间，记录霍尔位置传感器的初始值；
步骤3：驱动器按V+U-、W+U-、W+V-、U+V-、U+W-、V+W-的顺序给电机通电，并记录霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值，以及电机转子转过的电角度；
步骤4：根据记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值，结合电机转子转过的电角度，确定转子每个区间对应的霍尔位置传感器的值，得到六步换相驱动的换相表。
本发明进一步的技术方案：步骤1中所述的转子电角度区间划分方法，按照V+U-、W+U-、W+V-、U+V-、U+W-、V+W-六步换相的通电顺序，转子电角度区间被均分为-30°～+30°、+30°～+90°、+90°～+150°、+150°～+210°、+210°～+270°、+270°～+330°六个区间。
本发明进一步的技术方案：步骤3中所述的霍尔位置传感器值的获取方法，驱动器先按V+U-给电机通电一段时间，记录霍尔位置传感器的初始值；然后按W+U-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按W+V-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按U+V-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按U+W-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按V+W-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值。
本发明进一步的技术方案：步骤4中所述的每个电角度区间霍尔位置传感器值的确定方法：分析由V+U-通电切换到W+U-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1；
分析由W+U-通电切换到W+V-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2；
分析由W+V-通电切换到U+V-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3；
分析由U+V-通电切换到U+W-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4；
分析由U+W-通电切换到V+W-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5；
分析由V+W-通电切换到V+U-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6；
得到的直流无刷驱动器的六步换相驱动电机的换相表如下表：
有益效果
本发明提出的一种直流无刷电机驱动器鉴相得到六步换相驱动电机换相表的方法，通过直流无刷驱动器按V+U-、W+U-、W+V-、U+V-、U+W-、V+W-的顺序给电机通电，记录分析霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，确定每个电角度区间对应的霍尔位置传感器的值，得到六步换相驱动电机的换相表。相比于原有的外力拖动电机分析反电动势和霍尔位置传感器值的人工方法，本发明可以由直流无刷电机驱动器自动快速完成换相表的获取。本方法可以通过驱动器自动进行，简单方便，能够快速完成直流无刷电机器的鉴相。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是直流无刷电机驱动器鉴相流程图。
图2是六个转子电角度区间划分示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种直流无刷电机驱动器自动鉴相方法，其包括以下步骤：
步骤1：驱动器按照六步换相通电顺序将转子电角度均分为六个区间；
步骤2：驱动器按V+U-给电机通电一段时间，记录霍尔位置传感器的初始值；
步骤3：驱动器按V+U-、W+U-、W+V-、U+V-、U+W-、V+W-的顺序给电机通电，并记录霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值，以及电机转子转过的电角度；
步骤4：根据记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值，结合电机转子转过的电角度，确定转子每个区间对应的霍尔位置传感器的值，得到六步换相驱动的换相表。
如图2所示，所述步骤1中电角度区间划分方法：按照V+U-、W+U-、W+V-、U+V-、U+W-、V+W-六步换相的通电顺序，转子电角度区间被均分为-30°～+30°、+30°～+90°、+90°～+150°、+150°～+210°、+210°～+270°、+270°～+330°六个区间。
所述步骤2、步骤3中霍尔位置传感器值的获取方法：驱动器先按V+U-给电机通电一段时间，记录霍尔位置传感器的初始值；然后按W+U-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按W+V-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按U+V-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按U+W-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按V+W-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值。
所述步骤4中的每个电角度区间霍尔位置传感器值的确定方法：分析由V+U-通电切换到W+U-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1；
分析由W+U-通电切换到W+V-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2；
分析由W+V-通电切换到U+V-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3；
分析由U+V-通电切换到U+W-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4；
分析由U+W-通电切换到V+W-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5；
分析由V+W-通电切换到V+U-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6。
所述步骤4中得到的直流无刷驱动器的六步换相驱动电机的换相表如下表：
表1
| 霍尔位置传感器值 | 逆时针转线圈通电 | 顺时针转线圈通电 |
| Hall_1 | W+V- | V+W- |
| Hall_2 | U+V- | V-U+ |
| Hall_3 | U+W- | W+U- |
| Hall_4 | V+W- | W+V- |
| Hall_5 | V+U- | U+V- |
| Hall_6 | W+U- | U+W- |
Claims (1)
1.一种直流无刷电机驱动器自动鉴相方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：驱动器按照六步换相通电顺序将转子电角度均分为六个区间；其中，转子电角度区间划分方法，按照V+U-、W+U-、W+V-、U+V-、U+W-、V+W-六步换相的通电顺序，转子电角度区间被均分为-30°～+30°、+30°～+90°、+90°～+150°、+150°～+210°、+210°～+270°、+270°～+330°六个区间；
步骤2：驱动器按V+U-给电机通电一段时间，记录霍尔位置传感器的初始值；
步骤3：驱动器按V+U-、W+U-、W+V-、U+V-、U+W-、V+W-的顺序给电机通电，并记录霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值，以及电机转子转过的电角度；其中，霍尔位置传感器值的获取方法为：驱动器先按V+U-给电机通电一段时间，记录霍尔位置传感器的初始值；然后按W+U-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按W+V-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按U+V-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按U+W-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；然后按V+W-给电机通电一段时间，记录这段时间内霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，并记录霍尔位置传感器的最终值；
步骤4：根据记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值，结合电机转子转过的电角度，确定转子每个区间对应的霍尔位置传感器的值，得到六步换相驱动的换相表；其中，每个电角度区间霍尔位置传感器值的确定方法为：分析由V+U-通电切换到W+U-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为-30°～+30°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_1；
分析由W+U-通电切换到W+V-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+30°～+90°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_2；
分析由W+V-通电切换到U+V-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+90°～+150°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_3；
分析由U+V-通电切换到U+W-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+150°～+210°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_4；
分析由U+W-通电切换到V+W-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+210°～+270°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_5；
分析由V+W-通电切换到V+U-通电这段时间内，记录的霍尔位置传感器值跳变前后的霍尔位置传感器的值以及转子转过的电角度，如果转过的电角度在60°±10°之间，则跳变前的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6，如果转过的电角度在0°～+10°之间，则跳变后的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6，如果不存在霍尔位置传感器值跳变的情况，则最终的霍尔位置传感器的值即为+270°～+330°电角度区间对应的霍尔位置传感器的值Hall_6；
得到的直流无刷驱动器的六步换相驱动电机的换相表如下表：
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| CN111245307A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-05 | 深圳市微秒控制技术有限公司 | 一种无刷电机的霍尔线序自适应学习方法 |
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