一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法，其步驟包括：當檢測到電機起動信號之后，進入角度增量值自動獲取處理環(huán)節(jié)；首先，讀取當前霍爾狀態(tài)值，采用方波驅動方式導通相應的繞組以起動電機，并開啟定時器計時；然后，記錄下電機轉動所經過的霍爾信號周期數，并且保存每一個霍爾周期間隔時間值；如果霍爾信號周期數大于設定的次數，則關閉定時器并且關斷所有的功率管以停止電機；最后，通過保存的各個霍爾周期時間值以及程序中設定的PWM調制周期值分別計算起動階段各個不同霍爾間隔時間內的實際角度增量值。這種方法屬于一種離線計算方式，所計算出來的角度增量值更接近實際運行值，能夠避免電機在帶載起動過程中出現噪音及抖動現象。
【專利說明】一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明應用在無刷直流電機正弦波控制領域，尤其是涉及一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取技術。
【背景技術】
[0002]正弦波驅動無刷直流電機具有效率高、轉矩波動小、噪聲低、運行可靠、控制特性良好等優(yōu)點，近年來應用日益廣泛，發(fā)展較快。
[0003]傳統(tǒng)的正弦波控制方式需要特定的高精度轉子位置傳感器產生正弦波參考信號。這些傳感器如旋轉變壓器、光電編碼器等價格昂貴，而且安裝調試復雜。因此，目前對于精度要求不高的應用場合，如風機、電動車等，大多數采用霍爾傳感器輸出的離散位置信號來估算轉子位置信息。這種估算方式是在電機正常旋轉并能夠準確獲取前幾個霍爾間隔內轉速等信息基礎上實現的。當電機處于靜止狀態(tài)時，系統(tǒng)只能根據當前霍爾狀態(tài)值確定轉子大概位置信息，而不能采用上述估算方法來獲取更加精確細分的角度信息。因此，為了實現無刷直流電機的正弦波驅動，首先需要考慮如何實現電機正常起動。
[0004]無刷直流電機正弦波驅動方式下常用的起動方式包括:方波間接起動和正弦波直接起動兩種方式。無刷直流電機正弦波直接起動方式不需要考慮切換時間等問題，與方波間接起動方式相比，起動階段算法較為簡單。但由于正弦波控制方式需要準確的轉子位置信息，因此需要在起動階段采用角度增量值來估算轉子位置值，從而使實現電機平穩(wěn)起動。目前，角度增量值的主要選取方式為:在電機起動階段的前幾個霍爾周期內采用固定的角度增量值。這種采用固定角度增量值實現無刷直流電機正弦波起動的方法費時費力，需要經過多次的起動測試，才能找到合適的角度增量值。由于該方法在起動階段采用的是固定角度增量值，因此當起動條件發(fā)生變化時，需要重新測試，使得該方法顯得非常繁瑣。而且在實際起動過程中，由于速度的變化，導致每個霍爾間隔時間值同樣是變化的。如果依然在每一個霍爾間隔內采用固定的角度增量值，就有可能導致起動過程中出現噪音及電機抖動問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于提供一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法，其可避免電機在起動過程中出現噪音及抖動現象。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案來實現:
[0007]—種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法，其具體步驟如下:
[0008](I)檢測到電機起動信號之后，進入角度增量值自動獲取處理環(huán)節(jié)；
[0009](2)讀取當前霍爾狀態(tài)值，采用方波驅動方式導通相應的繞組以起動電機，并開啟定時器計時；
[0010](3)記錄下電機轉動所經過的霍爾信號周期數N，并且保存每一個霍爾周期間隔時間值；[0011](4)根據霍爾信號周期數N以及設定次數值Q來確定執(zhí)行步驟。若NSQ，重復進行步驟⑵和(3)，若心0，進行步驟(5)；
[0012](5)關閉定時器，并且關斷所有的功率管以停止電機；
[0013](6)通過保存的各個霍爾周期時間值以及程序中設定的PWM調制周期值分別計算起動階段各個不同霍爾間隔時間內的實際角度增量值。
[0014]上述步驟(3)或(4)中，電機所經過的霍爾信號周期數是通過檢測霍爾信號跳變次數計數。次數Q以霍爾信號往同一方向轉動變化次數為單位，數值為6。
[0015]該角度增量值是在實際運行情況下離線計算出來的，而不是如一般方法所采用的恒定估計值。在起動階段，由于霍爾間隔時間隨著轉速變化而變化，因此離線計算出來的角度增量值更接近實際角度值。在相同的起動條件下，系統(tǒng)在初始調試階段只需要離線計算一次角度增量值，以后每次起動都直接調用該值即可，不需要再次計算調試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是角度增量值自動獲取程序流程圖；
[0017]圖2是霍爾扇區(qū)與電壓矢量扇區(qū)對應關系示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下將結合參考附圖，對本發(fā)明的實現過程進行詳細說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法，具體實現步驟如下:
[0020](I)檢測到電機起動信號之后，進入角度增量值自動獲取處理環(huán)節(jié)；
[0021](2)讀取當前霍爾狀態(tài)值，采用方波驅動方式導通相應的繞組以起動電機，并開啟定時器計時。各個霍爾狀態(tài)值所對應的繞組導通關系是以數組形式保存在程序中的，使用時只需要調用這些數組即可；
[0022](3)記錄下電機所經過的霍爾信號周期數，保存每一個霍爾周期間隔時間值。其中，電機所經過的霍爾信號周期數N是通過檢測霍爾信號跳變次數計數。而霍爾周期間隔時間是通過在霍爾信號發(fā)生跳變時讀取定時器值獲取的；
[0023](4)根據霍爾信號周期數N以及設定次數值Q來確定執(zhí)行步驟。若NS Q，進行步驟(2)和(3)，若N>Q，進行步驟(5);其中，次數Q以霍爾信號往同一方向轉動變化次數為單位，數值為6;
[0024](5)關閉定時器，并且關斷所有的功率管以停止電機；
[0025](6)通過保存的各個霍爾周期時間值以及程序中設定的PWM調制周期值分別計算起動階段各個不同霍爾間隔時間內的實際角度增量值。實際應用時，在每一個PWM周期中斷函數中通過累加該角度增量值，從而估算相應的轉子位置。如圖2所示，程序中還可以通過霍爾信號輸出的6個離散位置信號對所估算的轉子位置信號進行校正及約束；
[0026](7)保存離線計算的實際角度增量值。
[0027]以上實施例僅為本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明所提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法，其特征在于包括如下步驟: (1)檢測到電機起動信號之后，進入角度增量值自動獲取處理環(huán)節(jié)； (2)讀取當前霍爾狀態(tài)值，采用方波驅動方式導通相應的繞組以起動電機，并開啟定時器計時； (3)記錄下電機轉動所經過的霍爾信號周期數N，并且保存每一個霍爾周期間隔時間值； (4)根據霍爾信號周期數N以及設定次數值Q確定執(zhí)行步驟。若N< Q，重復進行步驟(2)和(3)，若吣0，進行步驟(5)； (5)關閉定時器，并且關斷所有的功率管以停止電機； (6)通過保存的各個霍爾周期時間值以及程序中設定的PWM調制周期值分別計算起動階段各個不同霍爾間隔時間內的實際角度增量值。
2.根據權利I所述的一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法，其特征在于:所述步驟(3)或(4)中，電機所經過的霍爾信號周期數是通過檢測霍爾信號跳變次數計數。設定次數值Q以霍爾信號往同一方向轉動變化次數為單位，數值為6。
3.根據權利I所述的一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法，其特征在于:該角度增量值是在實際運行情況下離線計算出來的，而不是如一般方法所采用的恒值。在起動階段，由于霍爾間隔時間隨著轉速變化而變化，因此離線計算出來的角度增量值更接近實際角度值，從而能夠避免電機在帶載起動過程中出現噪音及抖動現象。
4.根據權利I所述的一種無刷直流電機正弦波起動時的角度增量獲取方法，其特征在于:在相同的起動條件下，系統(tǒng)在初始調試階段只需要離線計算一次角度增量值，以后每次起動都直接調用該值即可，不需要再次計算調試。
【文檔編號】H02P21/14GK103580578SQ201310581130
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年11月14日
【發(fā)明者】王友仁, 張子富, 王強 申請人:南京航空航天大學