一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法，包括：確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法
本專利技術(shù)涉及電機(jī)啟動(dòng)
，特別是涉及一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法。
技術(shù)介紹
隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)刷直流電機(jī)以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。直流無(wú)刷電機(jī)已在航模、醫(yī)療器械、家用電器、電動(dòng)車等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在過(guò)去，因?yàn)楫a(chǎn)量和價(jià)格的原因，直流無(wú)刷電機(jī)只在一些中高檔產(chǎn)品中出現(xiàn)。但隨著近幾年技術(shù)的成熟和生產(chǎn)成本的下降，直流無(wú)刷電機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)有很成熟的無(wú)位置傳感器控制方案，但每種控制方法都有其優(yōu)劣。按照適用范圍不同可以分為適用于高速的控制方法和適用于零速或低速的控制方法。而目前市面上的控制方案一般是用零速或低速的控制方法將電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高到能切換到高速的控制方案從而達(dá)到寬范圍的調(diào)速。一般來(lái)說(shuō)，三段式啟動(dòng)是使用率最高的無(wú)傳感器無(wú)刷直流電機(jī)啟動(dòng)方法，其優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。但傳統(tǒng)的三段式啟動(dòng)中，轉(zhuǎn)自預(yù)定位階段通常只進(jìn)行單一角度的預(yù)定位。而在帶大慣性負(fù)載，例如扇葉很重的風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，單一角度的預(yù)定位存在定位成功率低的問(wèn)題。因此，如何對(duì)無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機(jī)的啟動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，使其能帶大慣性負(fù)載啟動(dòng)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法，可以對(duì)無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機(jī)的啟動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，使其能帶大慣性負(fù)載啟動(dòng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法，包括：確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角使電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位，并設(shè)定一個(gè)預(yù)定位總時(shí)間t；通入定子磁通電流使所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至所述初始啟動(dòng)定位角計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子在每經(jīng)過(guò)時(shí)間t/n后所在的位置，得到對(duì)應(yīng)時(shí)間相應(yīng)的定位角度，并在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)注入對(duì)應(yīng)的定子磁通電流使所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至相應(yīng)定位角，n為大于1的整數(shù)；確定所述電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至最終定位角度后，進(jìn)行電機(jī)拖動(dòng)啟動(dòng)。優(yōu)選地，所述計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子在每經(jīng)過(guò)時(shí)間t/n后所在的位置，得到對(duì)應(yīng)時(shí)間相應(yīng)的定位角度，并在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)注入對(duì)應(yīng)的定子磁通電流使所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至相應(yīng)定位角，n為大于1的整數(shù)，包括：計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子在經(jīng)過(guò)時(shí)間t/4后的瞬時(shí)電角度，并獲得對(duì)應(yīng)的定位角給定所述定子磁通電流一個(gè)定值，在經(jīng)過(guò)時(shí)間t/2后，將定位角更改為提升所述定子磁通電流的給定值，在經(jīng)過(guò)時(shí)間3t/4后，將定位角更改為提升所述定子磁通電流的給定值，將所述電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至定位角優(yōu)選地，定位角定位角定位角優(yōu)選地，所述確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角使電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位，并設(shè)定一個(gè)預(yù)定位總時(shí)間t，包括：隨機(jī)確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁勢(shì)與所述初始啟動(dòng)定位角重合所需要的時(shí)間t1；計(jì)算預(yù)定位總時(shí)間t。優(yōu)選地，所述隨機(jī)確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角包括：確定所述初始啟動(dòng)定位角優(yōu)選地，所述計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁勢(shì)與所述初始啟動(dòng)定位角重合所需要的時(shí)間t1，包括：計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度ωs＝(Tem-Tf)·P；根據(jù)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度計(jì)算所述時(shí)間優(yōu)選地，所述計(jì)算預(yù)定位總時(shí)間t，包括：根據(jù)所述時(shí)間t1獲得所述預(yù)定位總時(shí)間的取值范圍為優(yōu)選地，所述通入定子磁通電流使所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至所述初始啟動(dòng)定位角包括：計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的相電流；對(duì)所述相電流進(jìn)行Park變換和Clarke變換計(jì)算對(duì)應(yīng)的定子磁通電流ids；在時(shí)間為零開(kāi)始線性增加注入的定子磁通電流，至預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)使得所述定子磁通電流為ids。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)實(shí)施例所提供的一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法，包括：確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角使電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位，并設(shè)定一個(gè)預(yù)定位總時(shí)間t；通入定子磁通電流使電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至初始啟動(dòng)定位角計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子在每經(jīng)過(guò)時(shí)間t/n后所在的位置，得到對(duì)應(yīng)時(shí)間相應(yīng)的定位角度，并在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)注入對(duì)應(yīng)的定子磁通電流使電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至相應(yīng)定位角，n為大于1的整數(shù)；確定電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至最終定位角度后，進(jìn)行電機(jī)拖動(dòng)啟動(dòng)。本技術(shù)方案對(duì)帶大慣性負(fù)載下直流無(wú)刷電機(jī)的啟動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，采用了多段定位的方法，讓電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，能夠在較短的定位時(shí)間內(nèi)停在預(yù)設(shè)的定位角度，提高了定位的準(zhǔn)確性，從而提高了啟動(dòng)的成功率。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術(shù)一種具體實(shí)施方式所提供的直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法流程圖；圖2為本專利技術(shù)一種具體實(shí)施方式所提供的直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法中直軸電流注入與定位時(shí)間的關(guān)系圖。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)的核心是提供一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法，可以對(duì)無(wú)傳感器直流無(wú)刷電機(jī)的啟動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，使其能帶大慣性負(fù)載啟動(dòng)。為了使本專利技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本專利技術(shù)。但是本專利技術(shù)能夠以多種不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本專利技術(shù)內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本專利技術(shù)不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施方式的限制。請(qǐng)參考圖1，圖1為本專利技術(shù)一種具體實(shí)施方式所提供的直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法流程圖。本專利技術(shù)的一種具體實(shí)施方式提供了一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法，包括：S11：確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角使電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位，并設(shè)定一個(gè)預(yù)定位總時(shí)間t。在本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式中，確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角使電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位，并設(shè)定一個(gè)預(yù)定位總時(shí)間t，包括：隨機(jī)確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁勢(shì)與初始啟動(dòng)定位角重合所需要的時(shí)間t1；計(jì)算預(yù)定位總時(shí)間t。在本實(shí)施方式中，設(shè)有一表貼式永磁直流無(wú)刷電機(jī)，已知參數(shù)為L(zhǎng)s＝0.00044H，Rs＝0.4516Ω，p＝2。根據(jù)電機(jī)模型推導(dǎo)出在轉(zhuǎn)子參考坐標(biāo)系下的q軸和d軸定子電流變換矩陣，得:式中iqs——交軸電流ids——直軸電流ωr——轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度ias——a相相電流ibs——b相相電流ics——c相相電流；根據(jù)轉(zhuǎn)子預(yù)定位法，向直流無(wú)刷電機(jī)的定子施加一個(gè)固定方向的電壓矢量，將轉(zhuǎn)子拖動(dòng)到電壓矢量的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子初始位置的估計(jì)。當(dāng)向直流無(wú)刷電機(jī)定子繞組施加一個(gè)電壓矢量時(shí)，會(huì)在該電壓矢量方向上產(chǎn)生一個(gè)定子磁勢(shì)Fs。直流無(wú)刷電機(jī)的永磁體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)Fr，方向即為直軸方向。Tem＝KFsFr·sinθsr(2)θsr＝|θs-θr|(3)式中：Fs——定子磁勢(shì)；Fr——轉(zhuǎn)子磁勢(shì)；K——常數(shù)，由電機(jī)參數(shù)決定；θsr——定子磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的夾角；θr——轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的角度；θs——定子磁勢(shì)的角度；由電壓矢量產(chǎn)生的定子磁勢(shì)Fs與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)Fr之間存在一個(gè)夾角θsr。根據(jù)式(2)，電磁轉(zhuǎn)矩Tem將使轉(zhuǎn)子向減小的方向旋轉(zhuǎn)，Tem隨著θsr的減小而減小。而每個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁勢(shì)只和永磁體材料有關(guān)，所以為定值。定子磁勢(shì)公式如下所示。Fr＝BSL(5)Tph——每相有效匝數(shù)；Im——相電流；B——磁感應(yīng)強(qiáng)度；S——導(dǎo)磁體橫截面積；L——磁源長(zhǎng)度；P——電機(jī)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法，其特征在于，包括：確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角

【技術(shù)特征摘要】
1.一種直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)傳感器啟動(dòng)的方法，其特征在于，包括：確定一個(gè)初始啟動(dòng)定位角使電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)定位，并設(shè)定一個(gè)預(yù)定位總時(shí)間t；通入定子磁通電流使所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至所述初始啟動(dòng)定位角計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子在每經(jīng)過(guò)時(shí)間t/n后所在的位置，得到對(duì)應(yīng)時(shí)間相應(yīng)的定位角度，并在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)注入對(duì)應(yīng)的定子磁通電流使所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至相應(yīng)定位角，n為大于1的整數(shù)；確定所述電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至最終定位角度后，進(jìn)行電機(jī)拖動(dòng)啟動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子在每經(jīng)過(guò)時(shí)間t/n后所在的位置，得到對(duì)應(yīng)時(shí)間相應(yīng)的定位角度，并在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)注入對(duì)應(yīng)的定子磁通電流使所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至相應(yīng)定位角，n為大于1的整數(shù)，包括：計(jì)算所述電機(jī)轉(zhuǎn)子在經(jīng)過(guò)時(shí)間t/4后的瞬時(shí)電角度，并獲得對(duì)應(yīng)的定位角給定所述定子磁通電流一個(gè)定值，在經(jīng)過(guò)時(shí)間t/2后，將定位角更改為提升所述定子磁通電流的給定值，在經(jīng)過(guò)時(shí)間3t/4后，將定位角更改為提升所述定子磁通電流的給定值，將所述電機(jī)轉(zhuǎn)子定位至定位角3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，定位角定位角定位角4.根據(jù)權(quán)利要求1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張梓睿，高軍禮，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東,44