一种无刷直流电机故障诊断及容错控制策略

针对无刷直流电机在控制过程中存在由于转子位置传感器发生故障而导致电机无法运行的问题,提出了一种故障诊断方法并进行了试验研究。该方法通过检测电机转子位置信号的异常,使系统从有位置传感器模式切换至无位置传感器模式继续控制电机。有位置传感器模式以霍尔信号作为电机转子换相依据,无位置传感器模式以电机三相的反电动势信号为电机转子换相依据。结果表明,该故障诊断方法可以快速的定位故障并选择相应的模式运行,从而实现电机的容错控制。     

无刷直流电机霍尔位置传感器容错控制

本文的研究对象为中低转速的无刷直流电机驱动系统,根据三相霍尔位置传感器输出信号的相位特征,分析了其可能出现的故障模式及其对电机工作性能的影响,改进了原有霍尔位置传感器故障检测方法,并提出了一种基于霍尔位置信息本身相位特点的转子位置信息容错控制方法。采用Mtalab/Simulink仿真与实验,对容错控制方法进行了验证。通过实验与仿真结果,根据电机在故障状态切换过程中,三相电流、转速和电磁转矩等主要参数的变化规律,给出了该方法对电机性能的影响分析及其优缺点。本文提出的容错控制方法提高了无刷直流电动机转子位置信息获取的可靠性。     

一种新的无刷直流电机反电动势检测方法

无位置传感器无刷直流电机的控制算法是近年来研究的热点之一,有霍尔位置信号直流电机根据霍尔状态来确定通断功率器件。利用无刷直流电机的数学模型,根据反电动势检测原理,提出了一种新的线反电动势检测方法来确定转子位置信息。通过和有霍尔信号的无刷直流电机的速度响应和转矩进行仿真比较,改进的线反电动势法,可以在较宽的速度范围内确定转子位置信息,且力矩输出波动较小。同时该方法无需重构电机中点,结构简单,易于实现,有较高的实用价值。     

一种检测无刷直流电机转子位置的新方法

针对传统的无刷直流电机无位置传感器检测转子位置信号需要多级模拟滤波器、复杂的相移电路以及与霍尔传感器输出的信号不一致的缺陷,本文提出了一种通过对三相端电压进行简单滤波、比较后直接获得转子位置信号的新方法.实验结果表明:新方法无需相移,检测的无刷直流电机转子位置信号和采用霍尔传感器输出的位置信号完全一致,可与霍尔传感器所采用的成本低廉的转子位置译码芯片相配套.     

控制力矩陀螺高速转子霍尔传感器故障检测与重构

控制力矩陀螺高速转子通常采用无刷直流电机作为驱动电机,采用霍尔位置传感器对电机磁极位置进行检测。为提高其运行可靠性,提出一种变转速情况下的霍尔故障检测和信号重构方法,该方法考虑了霍尔传感器安装误差和转速的变化,采用霍尔信号的占空比预报下一个电角度周期内6个霍尔脉冲的宽度,从而对故障进行诊断,并对故障信号进行重构,故障检测和重构均在FPGA中完成。该方法实现简单,故障角小,可实现霍尔信号故障和非故障下的无痕衔接,对于稳速也同样适用。实验结果表明,该方法是有效的。     

优化磁链算法的稀土永磁无刷电机位置检测方法

结合无位置传感器稀土永磁无刷直流电机的特点,在分析经典的稀土永磁无刷直流电机磁链观测法及三次谐波过零检测法的基础上,针对磁链观测法控制精度受电机电抗变化影响,而三次谐波过零检测法需要其他方法配合且不能得到连续转子位置信号的问题,提出磁链基波和三次谐波组合优化的无刷直流电机无位置传感器控制方案。方案对转子磁链三次谐波进行一定的逻辑运算得到三分之一电机旋转周期的连续转子位置信号,利用转子磁链基波信号计算得到的位置信号进行定位,两者配合得到不受电机电抗变化影响的连续转子位置信号,进而控制电机的换向和运行。仿真和实验结果表明,本文提出的方案能够准确检测所需的转子连续位置信号,能够准确控制无刷直流电机的换相。     

BLDCM霍尔传感器故障诊断与容错控制

为了提高无刷直流电机（BLDCM）运行的可靠性,提出一种基于最小二乘法的霍尔传感器故障诊断及容错控制方法。利用最小二乘法拟合曲线作为一阶泰勒算法的评价模型,对电机的转子位置进行精确估算,从而实现对有故障霍尔传感器的诊断。采用正常霍尔位置传感器跳变沿对霍尔传感器故障下丢失的跳变沿时间进行重构,重新获得最小二乘法拟合曲线。该方法能实现霍尔传感器故障下的容错控制,从而有效抑制机械安装偏差对霍尔传感器故障下位置估算错误的产生。试验结果表明,提出的故障诊断方法能快速准确地识别故障霍尔传感器,且提出的容错控制方法能够有效改善故障时的系统性能。     

基于霍尔位置信号的无刷直流电机直接转矩控制

深入分析了无刷直流电机直接转矩控制技术的特殊性,指出3个关键点:一是导通相电压矢量是改变电磁转矩的关键物理量;二是全关断电压矢量可以作为所有导通相电压矢量的公共反矢量;三是可以省去磁链环,采用转矩单环控制。依据上述3点建立了无刷直流电机直接转矩控制的最优导通相电压矢量选择表。分析了根据霍尔位置信号进行转子磁场扇区划分的方法,提出了根据相电流形状函数和霍尔位置信号关系进行转矩观测的方法,解决了使用简单价廉的霍尔位置传感器的无刷直流电机直接转矩控制系统的实现问题。实验结果表明基于霍尔位置信号的无刷直流电机直接转矩控制系统静、动态性能优良。     

无传感器无刷直流电机变频调速系统设计与实现

为了获取无传感器无刷直流电动机转子准确位置信号,采用反电势法来估算电机转子位置。针对电机起动时反电势比较小,难以通过反电势法来检测转子位置的情况,提出预定位法和变频升压相结合的电机软起动方法,设计了一套完善的速度、电流的双闭环控制无传感器无刷直流电动机调速系统。详细讨论了在去掉位置传感器的情况下无刷直流电机如何换相以及速度的提取问题,并且进行了相应的系统硬件、软件设计。实验结果验证了所设计系统的调速性能及位置检测信号的准确性。     

基于EKF的电动车用无刷直流电机无传感器运行

针对电动车用无刷直流电动机使用普通的位置传感器所产生的缺陷,给出了一种利用扩展卡尔曼滤波器估计无刷直流电机转子位置方法,实现了电动车用无刷直流电机的无传感器运行。构建了以CY8C24533芯片为核心的样机平台,对无位置传感器运行方案进行实验研究。实验结果表明,扩展卡尔曼滤波算法可准确检测电机转子位置信号,系统运行良好,适用于电动车用无刷直流电机的控制。     

一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法

设计适应油井高温环境的无刷直流电动机驱动系统是一项重要的研究课题.本文介绍了一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法.设计了通过定子绕组的三相端电压提取反电势的基波信号的新型电路,研究了一种与电机转速无关的固定相位滞后的开关电容低通滤波器,在电机转速变化的情况下,相位滞后90°电角度不变,得到无需相位补偿的转子位置信号,实现了无位置传感器无刷直流电机驱动系统的全硬件设计并成功地应用于油田测井高温、高速无刷直流电机系统,实验证明该方法是简单可行的.     

基于磁场定向控制理论的无刷直流电机控制

磁场定向控制(FOC)理论是永磁同步电机(PMSM)最常用的控制方法之一。该方法需要电机转子瞬时精确位置,因此限制了其在使用霍尔位置传感器的无刷直流电机(BLDCM)上的应用。为了能够在BLDCM上应用FOC理论,又不增加电机成本,在现有霍尔位置传感器的基础上,提出了一种根据霍尔传感器的输出信号,通过计算前一个扇区平均转速的方法估计转子精确位置。使用MATLAB/Simulink软件对该估算方法进行了仿真,并搭建了以TI的TMS320F28069 DSP为核心的试验系统,通过自动代码生成技术完成算法的编程,可以较好地应用于BLDCM的控制,在一些应用场合可以代替PMSM从而降低使用成本。     

基于滞环切换的永磁无刷直流电机无位置传感器控制

无刷直流电机无位置传感器控制算法是近年来研究的热点之一。无位置传感器控制中端电压检测法原理简单、控制精确,因此成为无刷直流电机无位置传感器控制中最常用的方法。通过建立无刷直流电机的仿真模型,发现端电压检测法随着转速的升高,由于低通滤波电路相移的增大,原本的30°-α换相策略容易出现电机失步,位置检测无法实现。提出一种基于30°-α和90°-α滞环切换的换向信号补偿策略,经过仿真验证,该方法在电机高速运行情况下同样适用,使电机可以在较宽的速度范围内确定转子位置信息,并且加入转矩波动较小。     

电动车用无刷直流电机无位置传感器控制

针对传统无传感器控制策略计算量大、可靠性不高、30°软件延时等缺点,基于无刷直流电机反电势过零检测的原理,分析了三相端电压与中性点的关系,提出一种可完全替换3相霍尔位置传感器的硬件设计方案,实现电机的无传感器运行。同时在硬件电路中设计了相位自补偿电路,克服以往传统方法相位补偿不准确,电机无法稳定运行的问题。研制了以CY8C24533为控制芯片的样机平台,对改进的无位置传感器运行方案进行实验研究,实验结果表明,改进方案可准确检测电机转子位置信号,系统运行良好,适用于电动车用无刷直流电机的控制。     

基于锁相环角度细分的转子位置估算策略

无刷直流电动机的正弦波控制的关键是获得精确的转子位置,而使用高成本的位置传感器又会增加系统的成本,为了尽量降低系统成本以及满足无刷直流电动机正弦波电流驱动控制的需求,文章提出利用霍尔位置传感器来获取转子精确位置的新方法,并同已有的利用霍尔位置传感器来获取转子位置方法进行比较。文中使用Modelsim仿真工具来对转子位置估算进行实现,仿真结果表明,即使在转子低速运行情况下,电机仍然可以获得高精度的转子位置。     

基于有无位置传感器的无刷直流电机双模控制器设计

提出了一种基于有无位置传感器的无刷直流电机(BLDCM)双模控制器.控制器在正常状态下以有位置传感器模式运行,一旦出现位置传感器损坏或者位置传感器信号传输故障等非正常情况,控制器将自动转换到无位置传感器模式运行.重点讨论了模式转换技术与无位置传感器运行模式下的转子位置检测技术.在电机静止和低速运行时,利用定子铁心线圈电感的磁饱和效应,采用短时脉冲检测以及最大概率法获得当前转子位置;在电机高速运行时,采用反电动势过零点检测方法实现转子定位.     

无刷直流电动机故障分析与实验

建立了带霍尔位置传感器的无刷直流电机仿真模型,利用仿真模型仿真电机常见的包括电机本体、逆变器及位置传感器在内的三类故障.仿真结果采用样机作了实验证实,并在理论上对各个故障仿真结果进行了详细分析.其结论对进一步提高无刷直流电机的故障诊断水平及提高电机的可靠性具有一定指导意义.     

基于dsPIC30F3010的无刷直流电机开环控制系统设计

系统以dsPIC30F3010芯片为控制核心,以无刷直流电机作为控制对象,设计了一种无刷电机开环控制系统。控制器利用霍尔传感器采集到的无刷直流电机转子所处位置信息,控制MCPWM模块的六路PWM输出信号在开/关状态间进行切换,通过按一定顺序给定子绕组的三个线圈通电,实现电机的旋转,电机的转速可通过调节电位计上的给定电压值来调整。     

“六步换向”法控制无刷直流电机设计

介绍了无刷直流电机的一种控制方法,即以dsPIC30F系列微控制器为控制核心,用霍尔效应传感器感知转子磁体位置,按照“六步换向”法给定子线圈有序通电,产生一个旋转磁场,带动转子运转,实现无刷直流电机的运行.电机的转速可通过调整微控制器的MCPWM模块的PWM信号占空比值大小来调节.这种BLDC电机控制系统结构简单,容易实现.     

基于扩展卡尔曼滤波观测器的无刷直流电机无位置传感器控制系统研究

为了解决无刷直流电机无位置传感器控制中传统反电势法存在的系统噪声和测量误差导致观测不准确的问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波观测器的无刷直流电机无位置传感器控制,该方法运用扩展卡尔曼滤波器得到的线反电势对无刷直流电机的转子速度和转子的位置进行估计。Matlab仿真和实验结果表明,基于扩展卡尔曼滤波观测器所获得的无刷直流电机的转速和位置信号误差小,精度高,应用于无刷直流电机无位置传感器系统时运行稳定,具有良好的稳态与动态性能,抗干扰能力强。