無(wú)刷直流電機(jī)及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種無(wú)刷直流電機(jī)及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動(dòng)方法，通過(guò)采用對(duì)電機(jī)繞組施加預(yù)定的脈沖電壓矢量，檢測(cè)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(duì)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(dá)到了啟動(dòng)可靠性高，大負(fù)載時(shí)啟動(dòng)能力強(qiáng)，噪音小的技術(shù)效果。
【專利說(shuō)明】無(wú)刷直流電機(jī)及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)刷直流電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)刷直流電機(jī)及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)刷直流電機(jī)具有高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)具有很大的性能優(yōu)勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)、電力及電子技術(shù)的發(fā)展，無(wú)刷直流電機(jī)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
[0003]影響無(wú)刷直流電機(jī)廣泛應(yīng)用的主要原因是成本。與直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電機(jī)的成本相對(duì)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(jī)，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(guò)去的30年里，不斷的有不需要轉(zhuǎn)子位置傳感器的所謂無(wú)傳感器方法開(kāi)發(fā)出來(lái)。其中應(yīng)用最廣泛的是檢測(cè)繞組反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的方法，它通過(guò)檢測(cè)120°導(dǎo)通模式中非通電相繞組反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)，再延時(shí)30°來(lái)確定換相點(diǎn)，成功地解決了中高速換相的問(wèn)題。但由于反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速成正比，在低速時(shí)信噪比過(guò)低，零速時(shí)甚至沒(méi)有反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，所以這種方法對(duì)低速和零速啟動(dòng)都無(wú)效。
[0005]為了解決零速啟動(dòng)以及低速運(yùn)行的問(wèn)題，多年來(lái)人們提出了很多種方法。主要的方法是啟動(dòng)前對(duì)繞組施加一個(gè)直流定位脈沖，其產(chǎn)生的電磁力自動(dòng)將轉(zhuǎn)子拉到繞組特定的位置(直軸)，然后以同步電機(jī)的方式啟動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)，直至達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，反電動(dòng)勢(shì)信噪比提高到一定程度，可以檢測(cè)出換相位置后，轉(zhuǎn)入無(wú)刷直流電機(jī)模式運(yùn)行。
[0006]這種啟動(dòng)方法的問(wèn)題是，在開(kāi)始階段對(duì)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(chǎng)，因而起動(dòng)的可靠性不高，有噪音，尤其是當(dāng)負(fù)載及其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量發(fā)生變化時(shí)，很難起動(dòng)成功，大大限制了無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍，尤其是對(duì)于高負(fù)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(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種啟動(dòng)可靠性高，大負(fù)載時(shí)啟動(dòng)能力強(qiáng)的無(wú)刷直流電機(jī)及其轉(zhuǎn)子位置定位方法、啟動(dòng)方法。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置定位方法，電源經(jīng)過(guò)由6個(gè)功率晶體管Ta+、Ta-、Tb+、Tb-、Tc+及Tc-組成的三相逆變橋接無(wú)刷直流電機(jī)的定子三相繞組，其中Ta+和Ta-分別為A相的上、下橋臂兩個(gè)功率晶體管；Tb+和Tb-分別為B相的上、下橋臂兩個(gè)功率晶體管，Tc+和Tc-分別為C相的上、下橋臂兩個(gè)功率晶體管；所述方法包括:
[0009]加壓步驟:對(duì)電機(jī)繞組施加預(yù)定的脈沖電壓矢量；其中，不管電機(jī)是靜止還是運(yùn)轉(zhuǎn)，都可以施加所述脈沖電壓矢量以測(cè)量轉(zhuǎn)子位置，應(yīng)用范圍廣；[0010]檢測(cè)步驟:檢測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系確定轉(zhuǎn)子所在的60°扇區(qū)。
[0012]進(jìn)一步地，所述加壓步驟包括:
[0013]順序確定子步驟:確定電機(jī)相鄰120°的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)順序或相鄰120°的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)順序 '及
[0014]加壓子步驟:對(duì)電機(jī)通電的兩繞組施加預(yù)定類型的脈寬調(diào)制波形，對(duì)非通電的繞組交替接通總線和地電壓，且切換時(shí)機(jī)與通電的兩繞組同步。
[0015]進(jìn)一步地，加壓子步驟中，非通電的繞組在半個(gè)周期內(nèi)切換一次，整個(gè)周期內(nèi)切換兩次；或者，非通電的繞組在整個(gè)周期內(nèi)切換一次。
[0016]進(jìn)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(bǔ)脈寬調(diào)制、單極互補(bǔ)脈寬調(diào)制或單極獨(dú)立脈寬調(diào)制波形。
[0017]進(jìn)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(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置定位方法，電源經(jīng)過(guò)由6個(gè)功率晶體管Ta+、Ta-、Tb+、Tb-、Tc+及Tc-組成的三相逆變橋接無(wú)刷直流電機(jī)的定子三相繞組，其中Ta+和Ta-分別為A相的上、下橋臂兩個(gè)功率晶體管；Tb+和Tb-分別為B相的上、下橋臂兩個(gè)功率晶體管，Tc+和Tc-分別為C相的上、下橋臂兩個(gè)功率晶體管；其特征在于，所述方法包括: 加壓步驟:對(duì)電機(jī)繞組施加預(yù)定的脈沖電壓矢量； 檢測(cè)步驟:檢測(cè)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(duì)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(wú)刷直流電機(jī)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(jī)相鄰120°的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)順序或相鄰120°的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)順序；及 加壓子步驟:對(duì)電機(jī)通電的兩繞組施加預(yù)定類型的脈寬調(diào)制波形，對(duì)非通電的繞組交替接通總線和地電壓，且切換時(shí)機(jī)與通電的兩繞組同步。
3.如權(quán)利要求2所述的無(wú)刷直流電機(jī)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(gè)周期內(nèi)切換一次，整個(gè)周期內(nèi)切換兩次；或者，非通電的繞組在整個(gè)周期內(nèi)切換一次。
4.如權(quán)利要求2述 的無(wú)刷直流電機(jī)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(bǔ)脈寬調(diào)制、單極互補(bǔ)脈寬調(diào)制或單極獨(dú)立脈寬調(diào)制波形。
5.如權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)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(wú)刷直流電機(jī)的啟動(dòng)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(xiàng)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(jìn)行換相，使電機(jī)正常運(yùn)行。
7.—種無(wú)刷直流電機(jī)，其特征在于，所述無(wú)刷直流電機(jī)采用如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子位置定位方法進(jìn)行啟動(dòng)，包括: 對(duì)電機(jī)繞組施加預(yù)定的脈沖電壓矢量的驅(qū)動(dòng)器； 檢測(cè)由加壓步驟產(chǎn)生的振蕩電流幅值的極值的電流檢測(cè)器；及 分別與所述驅(qū)動(dòng)器和電流檢測(cè)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(duì)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(wú)刷直流電機(jī)，其特征在于， 所述微處理器包括確定電機(jī)相鄰120°的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)順序或相鄰120°的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)順序的順序確定模塊，及存儲(chǔ)有振蕩電流幅值的極值和轉(zhuǎn)子位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系的存儲(chǔ)器； 所述驅(qū)動(dòng)器包括對(duì)電機(jī)通電的兩繞組施加預(yù)定類型的脈寬調(diào)制波形，對(duì)非通電的繞組交替接通總線和地電壓，且使切換時(shí)機(jī)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(wú)刷直流電機(jī)，其特征在于，所述功率晶體管為金氧半場(chǎng)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(wú)刷直流電機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器為門級(jí)驅(qū)動(dòng)器。
【文檔編號(hào)】H02P6/18GK103684140SQ201310671835
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)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(guó) 申請(qǐng)人:吳凱, 梁建國(guó)