CN105429522A - 一种无刷直流电机转子位置的辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，步骤是：在无刷直流电机定子上，对三相绕组各设置1个磁链传感器，检测得到三相定子磁链，并对三相定子磁链微分，得到三相扩展反电势；通过电流传感器检测得到无刷直流电机三相相电流，将三相扩展反电势分别减去无刷直流电机三相相电流的微分与无刷直流电机三相相电感之乘积，得到无刷直流电机三相相反电势；利用所述无刷直流电机三相相反电势和反电势系数计算得到无刷直流电机角速度；对所述无刷直流电机角速度积分得到电机转子位置。此种方法可解决无刷直流电机高性能控制中电机转子位置难以实时准确辨识的问题，所需的电机参数少，结构简单，计算量小，辨识精度高，实时性好。

Description

一种无刷直流电机转子位置的辨识方法

技术领域

本发明属于无刷直流电机控制领域，涉及一种无刷直流电机，尤其涉及一种无刷直流电机转子位置的辨识方法。

背景技术

无刷直流电机具有结构简单、功率密度高、控制简单等诸多优点，近年来，无刷直流电机在高性能调速***和伺服控制***等工业领域中得到了日益广泛的应用。

无刷直流电机闭环控制中，转子位置的辨识对于电机的稳定运行具有重要的影响。若转子位置辨识不准，将导致无刷直流电机调速精度差、伺服效果不良，严重时会使无刷直流电机不能正常运行。目前，公知的现有技术，一是采用霍尔传感器、光电编码器等各种传感器检测电机转子位置，但这种方法硬件成本高，且会降低电机控制***可靠性；另一种方法利用电机电压、电流信号，通过各种观测器方法观测电机转子位置，但这种方法算法往往非常复杂，难以实际应用。

因此，现有技术的转子位置辨识效果存在诸多问题，难以满足无刷直流电机闭环控制要求。如何实时准确辨识无刷直流电机转子位置，是现有技术有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，其可解决无刷直流电机高性能控制中电机转子位置难以实时准确辨识的问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，包括如下步骤：

(1)计算无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势；

(2)计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势；

(3)计算无刷直流电机角速度；

(4)计算无刷直流电机转子位置。

上述步骤(1)的详细内容是：检测无刷直流电机A、B、C三相定子磁链，利用下式得到无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_{ea}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sa}}{dt}\\ e_{eb}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sb}}{dt}\\ e_{ec}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sc}}{dt}\end{array}\right.$

其中，ψ_sa、ψ_sb、ψ_sc分别为无刷直流电机A、B、C三相定子磁链。

上述无刷直流电机A、B、C三相定子磁链的检测方法是：在无刷直流电机定子上，对A、B、C相绕组各设置1个磁链传感器，利用各磁链传感器检测得到各相定子磁链。

上述步骤(2)的详细内容是：利用下式计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_a=e_{ea}-L_a\frac{{\mathrm{di}}_a}{dt}\\ e_b=e_{eb}-L_b\frac{{\mathrm{di}}_b}{dt}\\ e_c=e_{ec}-L_c\frac{{\mathrm{di}}_c}{dt}\end{array}\right.$

其中，e_ea、e_eb、e_ec分别为无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势，L_a、L_b、L_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电感，i_a、i_b、i_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电流。

上述无刷直流电机A、B、C三相相电流利用电流传感器检测得到。

上述步骤(3)的详细内容是：利用下式计算无刷直流电机角速度ω：

$\mathrm{\ω}=\frac{\mathrm{\π}(e_a+e_b+e_c)}{90K_e}$

其中，e_a、e_b、e_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相反电势，K_e为无刷直流电机反电势系数。

上述步骤(4)的详细内容是：利用下式计算电机转子位置θ：

θ＝∫ωdt

其中，ω为无刷直流电机角速度。

采用上述方案后，本发明所需的电机参数少，结构简单，计算量小，辨识精度高，实时性好。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1所示，本发明提供一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，包括如下步骤：

(1)在无刷直流电机定子上，对A、B、C相绕组各设置1个磁链传感器，各磁链传感器检测得到的A、B、C三相定子磁链分别为ψ_sa、ψ_sb、ψ_sc，利用式(1)将ψ_sa、ψ_sb、ψ_sc微分，得到无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_{ea}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sa}}{dt}\\ e_{eb}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sb}}{dt}\\ e_{ec}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sc}}{dt}\end{array}\right.---\left(1\right)$

(2)采用上述无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec以及通过电流传感器检测得到的A、B、C三相相电流i_a、i_b、i_c，将A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec分别减去A、B、C三相相电流i_a、i_b、i_c微分与无刷直流电机A、B、C三相相电感的乘积，得到A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c，如式(2)：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_a=e_{ea}-L_a\frac{{\mathrm{di}}_a}{dt}\\ e_b=e_{eb}-L_b\frac{{\mathrm{di}}_b}{dt}\\ e_c=e_{ec}-L_c\frac{{\mathrm{di}}_c}{dt}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，L_a、L_b、L_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电感。

(3)采用上述无刷直流电机A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c，以及无刷直流电机反电势系数K_e，根据式(3)计算得到无刷直流电机角速度ω：

$\mathrm{\ω}=\frac{\mathrm{\π}(e_a+e_b+e_c)}{90K_e}---\left(3\right)$

(4)对无刷直流电机角速度ω积分，得到电机转子位置θ：

θ＝∫ωdt(4)

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)计算无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势；

(2)计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势；

(3)计算无刷直流电机角速度；

(4)计算无刷直流电机转子位置。

2.如权利要求1所述的一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，其特征在于所述步骤(1)的详细内容是：检测无刷直流电机A、B、C三相定子磁链，利用下式得到无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势e_ea、e_eb、e_ec：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_{ea}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sa}}{dt}\\ e_{eb}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sb}}{dt}\\ e_{ec}=\frac{{\mathrm{d\ψ}}_{sc}}{dt}\end{array}\right.$

其中，ψ_sa、ψ_sb、ψ_sc分别为无刷直流电机A、B、C三相定子磁链。

3.如权利要求2所述的一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，其特征在于：所述无刷直流电机A、B、C三相定子磁链的检测方法是：在无刷直流电机定子上，对A、B、C相绕组各设置1个磁链传感器，利用各磁链传感器检测得到各相定子磁链。

4.如权利要求1所述的一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，其特征在于所述步骤(2)的详细内容是：利用下式计算无刷直流电机A、B、C三相相反电势e_a、e_b、e_c：

$\left\{\begin{array}{c}{e}_a=e_{ea}-L_a\frac{{\mathrm{di}}_a}{dt}\\ e_b=e_{eb}-L_b\frac{{\mathrm{di}}_b}{dt}\\ e_c=e_{ec}-L_c\frac{{\mathrm{di}}_c}{dt}\end{array}\right.$

其中，e_ea、e_eb、e_ec分别为无刷直流电机A、B、C三相扩展反电势，L_a、L_b、L_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电感，i_a、i_b、i_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相电流。

5.如权利要求1所述的一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，其特征在于：所述无刷直流电机A、B、C三相相电流利用电流传感器检测得到。

6.如权利要求1所述的一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，其特征在于所述步骤(3)的详细内容是：利用下式计算无刷直流电机角速度ω：

$\mathrm{\ω}=\frac{\mathrm{\π}(e_a+e_b+e_c)}{90K_e}$

其中，e_a、e_b、e_c分别为无刷直流电机A、B、C三相相反电势，K_e为无刷直流电机反电势系数。

7.如权利要求1所述的一种无刷直流电机转子位置的辨识方法，其特征在于所述步骤(4)的详细内容是：利用下式计算电机转子位置θ：

θ＝∫ωdt

其中，ω为无刷直流电机角速度。