無(wú)位置傳感器的無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)有多種不同的方法。一種比較成熟和典型的自啟動(dòng)方法的程序如下:
第一步:確定初始的轉(zhuǎn)子位置;第二步:輸入一個(gè)預(yù)先設(shè)定或預(yù)先計(jì)算好的位移時(shí)間值作為初始的位移時(shí)間:
第三步:當(dāng)開(kāi)始給與初始轉(zhuǎn)子位置相鄰的60。磁狀態(tài)扇形區(qū)所對(duì)應(yīng)的兩相電樞繞組輸送直流電流時(shí),立即起動(dòng)反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的檢測(cè)計(jì)算。在完成一次旋轉(zhuǎn)后,用檢測(cè)計(jì)算得到的位移時(shí)間代替預(yù)先設(shè)定的初始位移時(shí)間。
因此,無(wú)位置傳感器的無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)主要解決兩個(gè)問(wèn)題:
、偃绾未_定轉(zhuǎn)子初始位置;②給控制軟件提供一個(gè)合適的位移時(shí)間的初始值to SHIFT
1.轉(zhuǎn)子初始位置的確
定啟動(dòng)無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳器驅(qū)動(dòng)功能的第一步就是要得知初始的轉(zhuǎn)子位置。對(duì)于圍繞圓周具有顯著不均勻氣隙磁阻或者具有基本均勻氣隙磁阻的電動(dòng)機(jī)面言,其確定初始轉(zhuǎn)子位置的策略是不同的。
(1)具有顯著不均勻氣隙磁阻的電動(dòng)機(jī)在一個(gè)極距范圍內(nèi)具有顯著不均勻氣隙的電動(dòng)機(jī)或者具有顯著凸極效應(yīng)的電動(dòng)機(jī)都是具有顯著不均勻氣隙磁阻的電動(dòng)機(jī)。在此情況下,我們可以對(duì)每相電樞繞組施加一個(gè)恒定時(shí)間周期的短電壓脈沖,然后測(cè)量其每相電流對(duì)電壓脈沖的響應(yīng)。借助對(duì)通過(guò)每相電樞繞組的電流的相對(duì)幅值的評(píng)估就能夠得知初始的轉(zhuǎn)子位置,從而確定電動(dòng)機(jī)的合適的啟動(dòng)相對(duì)。
(2)具有基本均勻氣隙磁阻的電動(dòng)機(jī)對(duì)于圍繞工作氣隙圓周的磁阻不變化的電動(dòng)機(jī)而言,沒(méi)有比較簡(jiǎn)單的方法可以用來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子的初始位置。因此,啟動(dòng)時(shí)必須給任意一個(gè)相對(duì)(二相)電樞繞組通電,并等待永磁體轉(zhuǎn)子與通電的二相電樞繞組所產(chǎn)生的定子磁場(chǎng)取向成一直線排列。在此過(guò)程中,啟動(dòng)運(yùn)算必須解決下列兩個(gè)問(wèn)題:
、僭趩(dòng)控制回環(huán)之前,需要等待多長(zhǎng)的時(shí)間轉(zhuǎn)軸才停止振蕩;②需要施加多大的力矩才能夠使負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)。
在實(shí)施過(guò)程中,我們可以設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器,確保有足夠長(zhǎng)的時(shí)間允許轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和停止振蕩;同時(shí),在軟件開(kāi)始執(zhí)行之前,可以把通電的二相電樞繞組內(nèi)的電流調(diào)節(jié)到一個(gè)預(yù)定的數(shù)值,以確保有足夠大小的力矩。
上述兩個(gè)問(wèn)題還可以借助對(duì)不通電相的反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行掃描測(cè)量的方法來(lái)解決。通過(guò)掃描測(cè)量便可以得知磁場(chǎng)取向中的轉(zhuǎn)子是否停止振蕩運(yùn)動(dòng),其解答為:被測(cè)電壓信號(hào)的振動(dòng)意味著轉(zhuǎn)子的向前和向后運(yùn)動(dòng);被測(cè)電壓信號(hào)恒定不變表示轉(zhuǎn)子沒(méi)有運(yùn)動(dòng)。由此可以推導(dǎo)出一個(gè)適合于啟動(dòng)的相電流值和一個(gè)得到初始轉(zhuǎn)子位置所需要的****化時(shí)間,從而進(jìn)一步改善了無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳器的驅(qū)動(dòng)性能。
上述通過(guò)對(duì)永磁體轉(zhuǎn)子在通電二相電樞繞組所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用下取向成一直線排列過(guò)程的測(cè)量和計(jì)算來(lái)確定初始轉(zhuǎn)子位置的方法,通常被稱(chēng)之為“轉(zhuǎn)子磁止動(dòng)”法。
2.第一次位移時(shí)間的計(jì)算
無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳感器控制軟件需要第一次位移時(shí)間來(lái)作為電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)第一次旋轉(zhuǎn)的參數(shù)。在不知道負(fù)載特性的情況下,必須設(shè)定一個(gè)能夠確保完成第一次旋轉(zhuǎn)的足夠長(zhǎng)的第一次位移時(shí)間。在啟動(dòng)過(guò)程中,對(duì)每一個(gè)從過(guò)零點(diǎn)至換向時(shí)刻(點(diǎn))所經(jīng)過(guò)的時(shí)間和設(shè)定的位移時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)比較,這種兩者之間的實(shí)時(shí)比較將給軟件提供一個(gè)好的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的模型,從而在第一次旋轉(zhuǎn)內(nèi)就能夠獲得一個(gè)適用的位移時(shí)間。
在知道電動(dòng)機(jī)的力矩常數(shù)和起動(dòng)狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)力矩(包括摩擦力矩和負(fù)載力矩)的情況下,根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的力矩平衡方程式(1.22),就可以在第一次旋轉(zhuǎn)開(kāi)始之前預(yù)先計(jì)算出控制軟件所需要的第一次位移時(shí)間。
式(1 22)為二次微分方程,在知道系統(tǒng)力矩和系統(tǒng)慣量的條件下可以求解此方程式。作用在系統(tǒng)上的諸多力矩,有的可以認(rèn)為是一個(gè)恒定量,有的在已知控制電流的大小和力矩常數(shù)的條件下是可以計(jì)算出來(lái)的。同時(shí),根據(jù)負(fù)載特性可以求得系統(tǒng)的慣量。
二次微分方程(1 22)對(duì)時(shí)間的解是電動(dòng)機(jī)完成一次旋轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間。因此,第一次位移時(shí)間可以由下式確定

公式(1.25)的計(jì)算值應(yīng)該被反電動(dòng)勢(shì)的掃描回環(huán)的周期來(lái)除,并將其結(jié)果存儲(chǔ)在軟件中作為位移時(shí)間的變量。
在上述第一步和第二步實(shí)施完畢后,給與初始轉(zhuǎn)子位置相鄰的60°磁狀態(tài)扇形區(qū)相對(duì)應(yīng)的電樞繞組饋送直流電流,并立即執(zhí)行反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的檢測(cè)和計(jì)算。待完成一次旋轉(zhuǎn)后,用剛計(jì)算得到的位移時(shí)間代替原先的位移時(shí)間。當(dāng)電動(dòng)機(jī)被加速至一定轉(zhuǎn)速時(shí),即具有足夠大的反電動(dòng)勢(shì)的情況下,無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳感的運(yùn)算進(jìn)入正常的閉環(huán)運(yùn)行。