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/etc/nginx/nginx.conf.无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法
专利名称无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法
技术领域本发明涉及一种无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法。
背景技术目前在工业先进的国家里，工业自动化领域中的有刷直流电机已经逐步被无刷直流电机(Brushless DC Motor, BLDC)所替代。现在从国外进口的设备中，已经很少看到以有刷直流电机作为执行电机的系统，一些国家(如美国、英国、日本、德国等)的相关公司已经不再大量生产伺服驱动用的有刷直流电机。无刷直流电机已在航空航天、电力推进系统、工业自动化设备、办公自动化设备、电动车、医疗器械和计算机外围设备等方面获得了广泛应用。与此同时，直流无刷电机的应用也深入到了民用领域，其数量和品种都以相当快的速度发展着。目前，国外在高档的风扇中采用了直流无刷电机，在新一代的空调、洗衣机、电冰箱、吸尘器等家用电器中，也大量采用直流无刷电机来驱动。近年来国内空调厂商不断推出的“直流变频”空调，就是采用了直流无刷电机来驱动，综合节电效果比普通空调高30%-40%。总之，由于直流无刷电机的优点，随着永磁材料性能的不断提高和价格的不断降低，电力电子技术日新月异的告诉发展，各应用领域对电机的要求越来越高，直流无刷电机应用领域将不断扩展，这是必然的结果。要使BLDC电机转动，必须按照一定的顺序给定子绕组通电。为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得电，知道转子的位置很重要。通常转子的位置由定子中嵌入的霍尔效应传感器检测。传统的霍尔传感器增加了电机体积以及成本，电机连线多，易受干扰，在高温、高湿、污浊空气等恶劣的工作环境下工作会降低传感器可靠性，传感器的安装精度直接影响电机的运行性能。
本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，以解决无霍尔传感器的无刷直流电机的启动问题，降低电机成本并提高环境适应能力。本发明为解决技术问题采用以下技术方案。无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，其特点是，所述无刷直流电机的三相通过由六个绝缘栅双极型晶体管IGBT组成的电桥与电源相连接；启动方法包括以下步骤步骤一电机定位步骤让逆变器任意两相导通，使转子转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位；步骤二，电机加速步骤给定一个预设的角速度值，根据给定的角速度值来确定分区，确定分区后，可得知六个绝缘栅双极型晶体管IGBT的开关顺序，产生一定的旋转磁场；在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转，进而拖动电机运行；步骤三，控制模式切换步骤由开环控制切换到闭环控制；检测转子位置，通过测量电机的实际转速来对转速进行闭环控制。
本发明的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法的结构特点也在于 所述步骤一中，先让逆变器任意两相导通(比如先让A相和B相导通)，并控制电机电流，通电一段预设时间T (比如5s)后，转子就会转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位。所述步骤二中,给定一个角速度曲线(单位rad/s,角速度曲线如图3所示)；此角速度曲线中，从角速度为0时，开始以恒定加速度加速，至目标速度后保持恒速，对此角速度曲线进行积分，得到总角度，对2pi求余可判断分区，确定分区后，可得知六个绝缘栅双极型晶体管IGBT的开关顺序，产生一定的旋转磁场。在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转。在所述步骤三中，采用反电动势法检测转子位置；采用反电动势法检测转子位置的过程如下当绕组A和绕组B通电时，绕组C处于失电状态，此时可检测绕组C的反电动势；当绕组C的反电动势过零点时，Vn = VDC/2 ；MCVREF = Vn*Rll/(RlI + RIO) JfMCVREF点实际电压与MCVREF值经过比较器比较可输出绕组C反电动势过零点脉冲；绕组A和绕组B反电动势过零点脉冲同理可得；由绕组A、绕组B和绕组C的零点可判断转子的位置。与已有技术相比，本发明有益效果体现在本文中采取的无霍尔传感器的启动方法，先在开环状态下将电机拖动至一定速度，进入闭环后利用反电动势法检测转子位置，简单易行，克服了普通霍尔传感器的缺点。本发明的BLDC电机的启动方法，可用于空调、工业豆浆机及其他各种设备所用的无刷电机的启动。
图1为本发明的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法中电机正转时三个绕组的加电顺序。图2为本发明的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法中的电机ABC三相中的电流变化图。图3为本发明的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法中给定的速度曲线和占空比曲线。图4为本发明的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法中的反电动势检测电路原理图。图5为本发明的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法的电机启动过程流程图。图6为本发明的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法中的电机三相绕组的反电动势波形图。以下通过具体实施方式
，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施例方式参见图5，无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，所述无刷直流电机的三相通过由六个绝缘栅双极型晶体管IGBT组成的电桥与电源相连接；启动方法包括以下步骤步骤一电机定位步骤让逆变器任意两相导通，使转子转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位；步骤二，电机加速步骤给定一个预设的角速度值，根据给定的角速度值来确定分区，确定分区后，可得知六个绝缘栅双极型晶体管IGBT的开关顺序，产生一定的旋转磁场；在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转，进而拖动电机运行；步骤三，控制模式切换步骤由开环控制切换到闭环控制；检测转子位置，通过测量电机的实际转速来对转速进行闭环控制。如图1所示，电机M等效为由三个定子绕组A、B和C三相构成的结构。Tl T6为六个绝缘栅双极型晶体管IGBT。Tl和T2、T3和T4、T5和T6分别作为A相定子绕组的上臂桥的开关管和下臂桥的开关管、B相定子绕组的上臂桥的开关管和下臂桥的开关管、C相定子绕组的上臂桥的开关管和下臂桥的开关管，Tl T6均由外部控制信号来控制其通断，以使得A、B和C之中有一个连接到控制电源的正极，另一个连接到控制电源的负极，第三个处于失电状态。Tl T6上，都各自并联有一个续流二极管。本发明的启动方法包括以下几个步骤。1、定位过程先让逆变器任意两相导通(如A相，B相)，并控制电机电流，通电一段预设时间T (比如T=5s)后，转子就会转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位。2、加速过程给定一角速度曲线(单位rad/s)，如图3。此角速度曲线从0开始以恒定加速度加速，至目标速度后保持恒速，对此角速度曲线进行积分，得到总角度，对2pi求余可判断分区，确定分区后，可得知IGBT开关顺序，产生一定的旋转磁场。在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转。给定的角速度曲线如图3所示。图3中，上面的图为角速度曲线，角速度单位为rad/s，下面的图为占空比曲线。3、开环控制切换至闭环控制电机加速5s后转速达到一定速度，可检测到反电动势。反电动势法具体方法当绕组A和绕组B通电时，绕组C处于失电状态，此时可检测绕组C的反电动势。当绕组C的反电动势过零点时，Vn = VDC/2。MCVREF = Vn*Rll/(RlI+ R10)。将MCVREF点实际电压与MCVREF值经过比较器比较可输出绕组C反电动势过零点脉冲。绕组A和绕组B反电动势过零点脉冲同理可得。检测电路如图4所示。由反电动势法检测转子位置，通过测量电机的实际转速来对转速进行闭环控制。由电机当前速度与目标速度进行PID控制，动态调整PWM占空比。进入闭环后，可通过测量电机的实际转速来对转速进行闭环控制。由电机当前速度与目标速度进行PID控制，动态调整PWM占空比。由单片机发出的PWM信号控制所述六个绝缘栅双极型晶体管IGBT的通断。由单片机提供PWM信号，可在一次换向的全部时间内使靠近DC-的三个开关保持导通，而相应的靠近DC+端的三个开关可由适当的PWM占空比控制。电机启动时，给定一占空比曲线，如图3，此曲线从0开始以恒定加速度加速，至目标占空比后保持恒定。此做法的目的是为了防止电机启动时电流过大。进入闭环后，可通过测量电机的实际转速来对转速进行闭环控制。由电机当前速度与目标速度进行PID控制，动态调整PWM占空比。本次实验过程中采用的电机是4极的三相无刷直流电机，启动实验结果表明，该启动方式可以可靠启动，不存在反转现象，加速后可达到较高的转速，可以平稳切换至反电动势检测控制方式运行。所述步骤一中，先让逆变器任意两相导通(比如先让A相和B相导通)，并控制电机电流，通电一段时间(比如5s)后，转子就会转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位。所述步骤二中,给定一个角速度曲线(单位rad/s,角速度曲线如图3所示)；此角速度曲线中，从角速度为0时，开始以恒定加速度加速，至目标速度后保持恒速，对此角速度曲线进行积分，得到总角度，对2pi求余可判断分区，确定分区后，可得知六个绝缘栅双极型晶体管IGBT的开关顺序，产生一定的旋转磁场。在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转。在所述步骤三中，采用反电动势法检测转子位置；如图4所示，采用反电动势法检测转子位置的过程如下当绕组A和绕组B通电时，绕组C处于失电状态，此时可检测绕组C的反电动势；当绕组C的反电动势过零点时，Vn=VDC/2 ；MCVREF = Vn*Rll/(Rll + R10);将 MCVREF 点实际电压与 MCVREF 值经过比较器比较可输出绕组C反电动势过零点脉冲；绕组A和绕组B反电动势过零点脉冲同理可得；由绕组A、绕组B和绕组C的零点可判断转子的位置。BLDC电机的换向原理每次换向，都有一个绕组连到控制电源的正极(电流进入绕组)，第二个绕组连到负极(电流从中流出)，第三个处于失电状态。理想状态下，转矩峰值出现在两个磁场正交时，而在两磁场平行时最弱。为了保持电机转动，由定子绕组产生的磁场应不断变换位置，因为转子会向着与定子磁场平行的方向旋转。BLDC电机的控制方法一六步法原理由给三个绕组加电的开关顺序可判断，每转过60个电角度相电流切换一次，完成一个周期需切换6次相电流。可将每个周期分为六个区。如图1所示。反电动势检测原理BLDC电机可以通过监视反电动势信号来确定转子位置。由于每次换向时都有一个绕组得正电，第二个得负电，第三个保持开路状态。因此，在理想情况下，换向应在反电动势穿过零值时发生，但实际上由于绕组特性，会有延时，该延时应由单片机补偿。直流电动机每转一转需要换相6次，所以三相绕组每转一转共有6个过零点，每相两个过零点。当得知某相的过零点的时刻后，将其适当延时就可以得到所需要的换相信号。反电动势法检测转子位置法是利用这一原理来实现位置检测，如图2和图6所示。电机的定位过程中，电机静止时的转子初始位置决定了逆变器第一次应触发哪两个功率器件，而在没有位置传感器时判断转子初始位置很复杂。可以先让逆变器任意两相导通，并控制电机电流，通电一段时间后，转子就会转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位。电机的加速过程中，由于反电动势与转子转速成正比,在极慢的转速下反电动势的幅值很低，很难检测到过零点，因此，当电机从静止状态启动时必须采用开环控制，等到可以检测到过零点的反电动势时，才转而采用反电动势检测控制。给定一角速度，根据给定的角速度来确定分区，确定分区后，可得知IGBT开关顺序，产生一定的旋转磁场。在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转。进而拖动电机运行。由开环控制切换到闭环控制，电机启动完成。反电动势法检测转子位置。
以上是用拖动电机来进行电机启动的过程。启动过程的流程图如图5所示。
1.无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，其特征是，所述无刷直流电机的三相通过由六个绝缘栅双极型晶体管IGBT组成的电桥与电源相连接；启动方法包括以下步:
步骤一:电机定位步骤:让逆变器任意两相导通，使转子转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位。
步骤二，电机 加速步骤:给定一个预设的角速度值，根据给定的角速度值来确定分区，确定分区后，可得知六个绝缘栅双极型晶体管IGBT的开关顺序，产生一定的旋转磁场；在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转，进而拖动电机运行；
步骤三，控制模式切换步骤:由开环控制切换到闭环控制；检测转子位置，通过测量电机的实际转速来对转速进行闭环控制。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，其特征是，所述步骤一中，先让逆变器任意两相导通，并控制电机电流，通电一段预设的时间T后，转子就会转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位。
3.根据权利要求1和2所述的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，其特征是，所述步骤二中，给定一个角速度曲线；此角速度曲线中，从角速度为O时，开始以恒定加速度加速，至目标速度后保持恒速，对此角速度曲线进行积分，得到总角度，对2pi求余可判断分区，确定分区后，可得知六个绝缘栅双极型晶体管IGBT的开关顺序，产生一定的旋转磁场。在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转。
4.根据权利要求1和2所述的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，其特征是，在所述步骤三中，采用反电动势法检测转子位置；
采用反电动势法检测转子位置的过程如下:当绕组A和绕组B通电时，绕组C处于失电状态，此时可检测绕组C的反电动势；当绕组C的反电动势过零点时，Vn = VDC/2 ；MCVREF=Vn*Rll/(Rll + RIO) JfMCVREF点实际电压与MCVREF值经过比较器比较可输出绕组C反电动势过零点脉冲；绕组A和绕组B反电动势过零点脉冲同理可得；由绕组A、绕组B和绕组C的零点可判断转子的位置。
本发明公开了一种无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，包括以下步骤电机定位步骤让逆变器任意两相导通，使转子转到与该导通状态相对应的一个预知位置，完成转子的定位；电机加速步骤给定一个预设的角速度值，根据给定的角速度值来确定分区，确定分区后，可得知六个绝缘栅双极型晶体管IGBT的开关顺序，产生一定的旋转磁场；在适当的旋转磁场作用下，可使转子旋转，进而拖动电机运行；控制模式切换步骤由开环控制切换到闭环控制；检测转子位置，通过测量电机的实际转速来对转速进行闭环控制。本发明的无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法，具有电机能可靠启动、简单易行、克服了普通霍尔传感器的缺点等优点。
文档编号H02P6/20GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者徐鸿, 王泰宇, 杨来坡 申请人:安徽中家智锐科技有限公司什么叫做无刷无霍尔电机?_百度知道我的电动车用无霍尔控制器时，电机噪音特大；而用有霍尔控制器时，转把一加到底,_百度知道查看: 4136|回复: 25
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
普遍发现电动车的无刷电机在低速时都有一定的噪音，这是什么原因？
是电机的问题还是控制器的问题？
如果是斜槽无刷电机就不会有这噪音，但启动力矩小。
直槽电机有这种噪音，但启动力矩大。
这两种电机在结构上有什么区别？有没有图？
求教、求教，谢谢！！
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
控制器不能够很好的解决低速谐振。
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
绝对是电机的问题，有刷电摩我骑乘过好几辆，一点声音也没有，但是无力。无刷电机都有低速时都有噪声，我骑乘过N个牌子的无刷电摩都如此....
我的电摩跟你一样的，低速时也有“嘶嘶”的噪声，旁边有汽摩时根本就听不到，无所谓了，作为用户不必考虑这方面的问题太多
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
能不能详细解释一下呢？
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
下面引用由suzou在
00:01am 发表的内容：
绝对是电机的问题，我觉得不是电机的问题。
据我知道，现在有种新型的控制器可以消除这种噪音，但不知道它的具体技术细节。
因为这种噪音是无刷直槽电机才存在，所以有刷的没这声音是正常的。
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
2楼说的很清楚了。
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
下面引用由NTFS在
00:06am 发表的内容：
我觉得不是电机的问题。
据我知道，现在有种新型的控制器可以消除这种噪音，但不知道它的具体技术细节。
因为这种噪音是无刷直槽电机才存在，所以有刷的没这声音是正常的。就算有这种控制器，有必要花这些无谓的钱吗？
况且一种性能的改进往往是以牺牲另一种性能为代价的.....许多新产品理论上说得天花乱坠，但是使用中却不是那么回事，常常还有付作用....
街上比无刷电摩声音大的车多的是，没必要要求太多了，我觉得已很静了......
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
希望能知道详细点。
例如产生噪音的机理、控制器此时的输出波形、目前的无刷控制器设计上存在什么缺陷造成不能抑制谐振、抑制谐振目前有什么好办法等。
谢谢答复！！
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
下面引用由NTFS在
00:27am 发表的内容：
希望能知道详细点。
例如产生噪音的机理、控制器此时的输出波形、目前的无刷控制器设计上存在什么缺陷造成不能抑制谐振、抑制谐振目前有什么好办法等。
谢谢答复！！问水工或97cn吧，似乎这是厂家研究的问题，用户只需要知道如何养护驾驶电车就行了....
无刷电机低速时产生的噪音是什么原因
下面引用由suzou在
00:22am 发表的内容：
就算有这种控制器，有必要花这些无谓的钱吗？
况且一种性能的改进往往是以牺牲另一种性能为代价的.....许多新产品理论上说得天花乱坠，但是使用中却不是那么回事，常常还有付作用....
街上比无刷电摩声音大的车多的是，没必要要求太多了，我觉得已很静了......是这样，也许是从小养成的习惯，我喜欢将手头的每一样电器（电摩应该也算）都拆开研究一番，能改进的就改进，从以前的Radio、TV、LP、Tape、LD、CD、VCR、VCD、DVD....到最近的PC、Ni-Ca、Ni-MH充电器、蓄电池充电器、电摩，无不如此。
其间的无穷乐趣，搞电子的朋友一定能理解。
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