無刷直流電機及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種無刷直流電機及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動方法，通過采用對電機繞組施加預(yù)定的脈沖電壓矢量，檢測由加壓步驟產(chǎn)生的振蕩電流幅值的極值，根據(jù)所述振蕩電流幅值的極值和轉(zhuǎn)子位置的對應(yīng)關(guān)系確定轉(zhuǎn)子所在的60°扇區(qū)的技術(shù)方案，從而達到了啟動可靠性高，大負載時啟動能力強，噪音小的技術(shù)效果。
【專利說明】無刷直流電機及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無刷直流電機領(lǐng)域，尤其涉及一種無刷直流電機及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機具有高效、節(jié)能、壽命長及可靠性高的優(yōu)點，與傳統(tǒng)的有刷直流電機相比，無刷直流電機具有很大的性能優(yōu)勢。隨著計算機、電力及電子技術(shù)的發(fā)展，無刷直流電機得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
[0003]影響無刷直流電機廣泛應(yīng)用的主要原因是成本。與直流電機相比，無刷直流電機的成本相對要高。在硬件成本中，轉(zhuǎn)子位置傳感器占了較大的一部分。而且，轉(zhuǎn)子的安裝和接線也要增加很多成本。在某些特別的應(yīng)用中，比如制冷壓縮機，考慮到密封的因素，甚至不允許使用轉(zhuǎn)子位置傳感器。
[0004]在過去的30年里，不斷的有不需要轉(zhuǎn)子位置傳感器的所謂無傳感器方法開發(fā)出來。其中應(yīng)用最廣泛的是檢測繞組反電動勢過零點的方法，它通過檢測120°導通模式中非通電相繞組反電動勢的過零點，再延時30°來確定換相點，成功地解決了中高速換相的問題。但由于反電動勢與轉(zhuǎn)速成正比，在低速時信噪比過低，零速時甚至沒有反電動勢信號，所以這種方法對低速和零速啟動都無效。
[0005]為了解決零速啟動以及低速運行的問題，多年來人們提出了很多種方法。主要的方法是啟動前對繞組施加一個直流定位脈沖，其產(chǎn)生的電磁力自動將轉(zhuǎn)子拉到繞組特定的位置(直軸)，然后以同步電機的方式啟動無刷直流電機，直至達到一定轉(zhuǎn)速，反電動勢信噪比提高到一定程度，可以檢測出換相位置后，轉(zhuǎn)入無刷直流電機模式運行。
[0006]這種啟動方法的問題是，在開始階段對轉(zhuǎn)子的控制是盲目的，并不能確保轉(zhuǎn)子跟上旋轉(zhuǎn)磁場，因而起動的可靠性不高，有噪音，尤其是當負載及其轉(zhuǎn)動慣量發(fā)生變化時，很難起動成功，大大限制了無位置傳感器無刷直流電機技術(shù)的應(yīng)用范圍，尤其是對于高負載轉(zhuǎn)矩的水泵、油泵等等，基本不能采用這種技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種啟動可靠性高，大負載時啟動能力強的無刷直流電機及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動方法。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提出了一種無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置定位方法，電源經(jīng)過由6個功率晶體管Ta+、Ta-、Tb+、Tb-、Tc+及Tc-組成的三相逆變橋接無刷直流電機的定子三相繞組，其中Ta+和Ta-分別為A相的上、下橋臂兩個功率晶體管；Tb+和Tb-分別為B相的上、下橋臂兩個功率晶體管，Tc+和Tc-分別為C相的上、下橋臂兩個功率晶體管；所述方法包括:
[0009]加壓步驟:對電機繞組施加預(yù)定的脈沖電壓矢量；其中，不管電機是靜止還是運轉(zhuǎn)，都可以施加所述脈沖電壓矢量以測量轉(zhuǎn)子位置，應(yīng)用范圍廣；[0010]檢測步驟:檢測由加壓步驟產(chǎn)生的振蕩電流幅值的極值；及
[0011]定位步驟:根據(jù)所述振蕩電流幅值的極值和轉(zhuǎn)子位置的對應(yīng)關(guān)系確定轉(zhuǎn)子所在的60°扇區(qū)。
[0012]進一步地，所述加壓步驟包括:
[0013]順序確定子步驟:確定電機相鄰120°的順時針旋轉(zhuǎn)順序或相鄰120°的逆時針旋轉(zhuǎn)順序 '及
[0014]加壓子步驟:對電機通電的兩繞組施加預(yù)定類型的脈寬調(diào)制波形，對非通電的繞組交替接通總線和地電壓，且切換時機與通電的兩繞組同步。
[0015]進一步地，加壓子步驟中，非通電的繞組在半個周期內(nèi)切換一次，整個周期內(nèi)切換兩次；或者，非通電的繞組在整個周期內(nèi)切換一次。
[0016]進一步地，加壓子步驟中，所述預(yù)定類型的脈寬調(diào)制波形為雙極互補脈寬調(diào)制、單極互補脈寬調(diào)制或單極獨立脈寬調(diào)制波形。
[0017]進一步地，加壓步驟所施加的脈沖電壓矢量情況如表1所示；
[0018]表1
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置定位方法，電源經(jīng)過由6個功率晶體管Ta+、Ta-、Tb+、Tb-、Tc+及Tc-組成的三相逆變橋接無刷直流電機的定子三相繞組，其中Ta+和Ta-分別為A相的上、下橋臂兩個功率晶體管；Tb+和Tb-分別為B相的上、下橋臂兩個功率晶體管，Tc+和Tc-分別為C相的上、下橋臂兩個功率晶體管；其特征在于，所述方法包括: 加壓步驟:對電機繞組施加預(yù)定的脈沖電壓矢量； 檢測步驟:檢測由加壓步驟產(chǎn)生的振蕩電流幅值的極值 '及 定位步驟:根據(jù)所述振蕩電流幅值的極值和轉(zhuǎn)子位置的對應(yīng)關(guān)系確定轉(zhuǎn)子所在的.60°扇區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置定位方法，其特征在于，所述加壓步驟包括: 順序確定子步驟:確定電機相鄰120°的順時針旋轉(zhuǎn)順序或相鄰120°的逆時針旋轉(zhuǎn)順序；及 加壓子步驟:對電機通電的兩繞組施加預(yù)定類型的脈寬調(diào)制波形，對非通電的繞組交替接通總線和地電壓，且切換時機與通電的兩繞組同步。
3.如權(quán)利要求2所述的無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置定位方法，其特征在于，加壓子步驟中，非通電的繞組在半個周期內(nèi)切換一次，整個周期內(nèi)切換兩次；或者，非通電的繞組在整個周期內(nèi)切換一次。
4.如權(quán)利要求2述 的無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置定位方法，其特征在于，加壓子步驟中，所述預(yù)定類型的脈寬調(diào)制波形為雙極互補脈寬調(diào)制、單極互補脈寬調(diào)制或單極獨立脈寬調(diào)制波形。
5.如權(quán)利要求1所述的無刷直流電機的轉(zhuǎn)子位置定位方法，其特征在于，加壓步驟所施加的脈沖電壓矢量情況如表1所示；
6.一種無刷直流電機的啟動方法，其特征在于，所述方法包括:轉(zhuǎn)子位置定位步驟:采用如權(quán)利要求1至5中任一項所述的轉(zhuǎn)子位置定位方法；及 換相步驟:根據(jù)所述轉(zhuǎn)子位置定位步驟確定的轉(zhuǎn)子所在的60°扇區(qū)進行換相，使電機正常運行。
7.—種無刷直流電機，其特征在于，所述無刷直流電機采用如權(quán)利要求1至5中任一項所述的轉(zhuǎn)子位置定位方法進行啟動，包括: 對電機繞組施加預(yù)定的脈沖電壓矢量的驅(qū)動器； 檢測由加壓步驟產(chǎn)生的振蕩電流幅值的極值的電流檢測器；及 分別與所述驅(qū)動器和電流檢測器連接的、根據(jù)所述振蕩電流幅值的極值和轉(zhuǎn)子位置的對應(yīng)關(guān)系確定轉(zhuǎn)子所在的60°扇區(qū)的微處理器。
8.如權(quán)利要求7所述的無刷直流電機，其特征在于， 所述微處理器包括確定電機相鄰120°的順時針旋轉(zhuǎn)順序或相鄰120°的逆時針旋轉(zhuǎn)順序的順序確定模塊，及存儲有振蕩電流幅值的極值和轉(zhuǎn)子位置的對應(yīng)關(guān)系的存儲器； 所述驅(qū)動器包括對電機通電的兩繞組施加預(yù)定類型的脈寬調(diào)制波形，對非通電的繞組交替接通總線和地電壓，且使切換時機與通電的兩繞組同步的加壓模塊。
9.如權(quán)利要求7所述的無刷直流電機，其特征在于，所述功率晶體管為金氧半場效晶體管、絕緣柵雙極型晶體管或絕緣柵雙極型晶體管。
10.如權(quán)利要求7所述的無刷直流電機，其特征在于，所述驅(qū)動器為門級驅(qū)動器。
【文檔編號】H02P6/18GK103684140SQ201310671835
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】吳凱, 梁建國 申請人:吳凱, 梁建國