CN103606328B - 无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法，该无刷直流电机包括三个霍尔传感器，该无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法包括以下步骤：步骤1，以六个互不相同的通电状态给定子绕组通电，控制三相电流维持在给定值，使转子分别转动到六个不同的位置，并记录与每个位置相对应的三个霍尔传感器的信号值；步骤2，分析该记录的三个霍尔传感器的信号值是否正常，若正常，则确定霍尔信号与转子位置的关系。

Description

无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，无刷直流电机得到了越来越广泛的应用。无刷直流电机工作时，需要根据转子位置的不同来切换工作状态。霍尔传感器常用来检测无刷直流电机的换相位置，对于三相无刷直流电机，三个霍尔传感器就可以将六个换相位置检测出来。常用的霍尔传感器安装方式有120゜安装和60゜安装两种，两种方法都可以输出六组不同的霍尔信号，分别对应六个不同的区域，当无刷直流电机电机转子转到某一区域时，对应的绕组通电，电机就可以正常工作，若霍尔信号与转子位置（也就是六个不同的区域）关系错误，电机就无法正常工作，甚至会对电机或功率器件造成损坏。因此，确定霍尔信号与转子位置关系对于无刷直流电机而言非常重要。

目前，已经有一些文献对如何确定无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系进行了研究，并提出了一些检测方法，但这些方法一般都具有一些不足之处，如需要借助外力、需要使用示波器显示反电势波形或需要提前获知霍尔传感器安装方式等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种简单易行的无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法，其能够确定霍尔信号与转子位置之间的关系。

本发明所采用的技术方案是：无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法，该无刷直流电机包括三个霍尔传感器，该无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法包括以下步骤：

步骤1，以六个互不相同的通电状态给定子绕组通电，控制三相电流维持在给定值，使转子分别转动到六个不同的位置，并记录与每个位置相对应的三个霍尔传感器的信号值；

步骤2，分析该记录的三个霍尔传感器的信号值是否正常，若正常，则确定霍尔信号与转子位置的关系。

本发明通过向绕组通以不同的电流将电机转子转到六个不同位置，并纪录对应的霍尔信号，以此来判断转子位置与霍尔信号关系。该方法无需提前获知霍尔传感器是120゜安装还是60゜安装，无需借助外力使电机转动，也不需要示波器等仪器，安全可靠，简单易行，成本低廉，而且可以很好地实现无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系的自学习。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的方法流程示意图。

图2为无刷直流电机驱动装置的主电路示意图。

图3为无刷直流电机定子绕组通电时转子停止位置示意图。

图4和图5分别是两种安装方式的霍尔传感器的输出信号示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参考图1。根据本发明一实施例的无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法包括以下步骤：

步骤1，以六个互不相同的通电状态给定子绕组通电，控制三相电流维持在给定值，使转子分别转动到六个不同的位置，并记录与每个位置相对应的三个霍尔传感器的信号值；

步骤2，分析该记录的三个霍尔传感器的信号值是否正常，若正常，则确定霍尔信号与转子位置的关系。

以下结合一具体的实施例对上述步骤进行详细的说明。

图2示出了无刷直流电机驱动装置的主电路。该驱动装置例如可以是变频器。在步骤1中，是用三三导通的方式控制无刷直流电机的驱动装置，从而以六个互不相同的通电状态给定子绕组通电，且最好是无刷直流电机处于空载状态。“三三导通”指任意时刻逆变电路中有三只开关管开通。控制三相电流维持在给定值，其中一相电流最大，幅值为I，记为imax，其它两相电流的幅值为I/2且方向与imax方向相反，这时候电机转子将停在两个换相点（霍尔信号跳变处）的中间位置，如图3所示，图中ea，eb，ec代表反电势，Ⅰ～Ⅵ表示霍尔信号将转子位置分成的六个区域。每个区域在圆周上的电角度为60゜。控制某相电流维持在给定值有多种方法，例如：若某相电流大于给定值，则控制该相上桥臂开关管关断，下桥臂开关管开通，如果某相电流小于给定值，则控制该相上桥臂开关管开通，下桥臂开关管关断，这样以来，这一相的电流就可以维持在给定值附近。由于各相电流可控，因此可以避免电机过流的问题。

定子的A相绕组通负电流，B相绕组通正电流，C相绕组通正电流，记为“A-B+C+”。按“A-B+C+”通电，持续一秒钟，然后按“A-B-C+”通电，同样持续一秒钟，此时A相电流为-I/2，B相电流为-I/2，C相电流为I，转子将转到区域Ⅰ的中间位置，记录此时的三个霍尔传感器信号；然后依次按“A+B-C+”、“A+B-C-”、“A+B+C-”、“A-B+C-”、“A-B+C+”给定子绕组通电，每个状态持续一秒钟，转子将依次分别停止在区域Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ的中间位置，并纪录与区域Ⅱ～Ⅵ对应的霍尔信号。通电绕组的通电状态与转子停止位置的关系请参见表1。此处电流大小和各个状态持续时间的选取并无特殊要求，只要保证电机转子能够转到指定位置且保持稳定即可。

区域	通电绕组
		Ⅰ	“A-B-C+”
Ⅱ	“A+B-C+”
		Ⅲ	“A+B-C-”
Ⅳ	“A+B+C-”
		Ⅴ	“A-B+C-”
Ⅵ	“A-B+C+”

表1

霍尔传感器的安装有120゜安装和60゜安装两种方式，120゜安装指三个霍尔传感器互差120゜电角度，而60゜安装指三个霍尔传感器互差60゜电角度，两种安装方法对应霍尔传感器的输出信号分别如图4和图5所示。Ha、Hb、Hc代表三个霍尔传感器的输出信号，图中霍尔信号跳变的位置就是换相点。无论哪种安装方式，霍尔信号都将转子位置分为了六个区域，当转子转动到每个区域中的一个位置时霍尔信号都不一样。在步骤2中，如果读取的霍尔信号有一路或几路始终为高电平或低电平，或者在不同位置读取到的霍尔信号相同，就说明霍尔传感器损坏或对应连线未接，应判断记录的三个霍尔传感器的信号值不正常。如果在六个位置读取到的霍尔信号都不相同，则说明霍尔传感器能正常工作，从而可以确定霍尔信号与转子位置的关系。

在实际应用中，无刷直流电机常采用“两两导通”的方式工作，针对某一个特定的区域，正常工作时需要通电的绕组是一定的。如图3中的区域Ⅰ，此时读取到的应该是在自学习时通电状态为“A-B-C+”时对应的霍尔信号，以Hall_“A-B-C+”表示，在采用“两两导通”的方式工作时，要产生正转矩时需A相和B相绕组通电，其中，A相绕组应通正电流，B相绕组应通负电流，记为“A+B-”；要产生负转矩时则需要定子绕组以“B+A-”的方式通电，其它区域内绕组通电的情况与霍尔信号的关系如表2所示，表中Hall_{“A×B×C×”}代表自学习时通电状态为“A×B×C×”时读取到的霍尔信号。

区域	产生正转矩	产生负转矩	对应霍尔信号
				Ⅰ	“A+B-”	“B+A-”	Hall“A-B-C+”
Ⅱ	“A+C-”	“C+A-”	Hall“A+B-C+”
				Ⅲ	“B+C-”	“C+B-”	Hall“A+B-C-”
Ⅳ	“B+A-”	“A+B-”	Hall“A+B+C-”
				Ⅴ	“C+A-”	“A+C-”	Hall“A-B+C-”
Ⅵ	“C+B-”	“B+C-”	Hall“A-B+C+”

表2

Claims (3)

1.无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法，该无刷直流电机包括三个霍尔传感器，其特征在于，该无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法包括以下步骤：

步骤1，用三三导通的方式控制无刷直流电机的驱动装置，以六个互不相同的通电状态给定子绕组通电，控制三相电流维持在给定值，使转子分别转动到六个不同的位置，并记录与每个位置相对应的三个霍尔传感器的信号值；

步骤2，分析该记录的三个霍尔传感器的信号值是否正常，若正常，则确定霍尔信号与转子位置的关系。

2.如权利要求1所述的无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法，其特征在于，在步骤1中，无刷直流电机处于空载状态。

3.如权利要求1所述的无刷直流电机霍尔信号与转子位置关系自学习方法，其特征在于，无刷直流电机的驱动装置为变频器。