一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差检测和校正方法

针对无位置传感器无刷直流电机运行时存在换相误差的问题,分析了换相误差角度和线电压差积分值的数学关系,考虑了续流过程对线电压差积分值的影响,在此基础上提出一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差校正方法。与传统换相补偿方法相比,该方法不需要重新构造电机的虚拟中性点,积分边界容易确定,补偿算法简单。实验结果表明了理论的正确性及所提出的补偿方法的有效性。     

基于无位置传感器的无刷直流电机换相续流研究

无刷直流电机(brushless DC motor,简称BLDCM)换相时刻关断相电流续流会引起电机端电压波形畸变。当采用无位置传感器反电动势过零检测法时,端电压波形畸变会使位置检测信号相位超前,偏离最佳换相时刻,电机负载转矩和转速较大时增加了转矩脉动,甚至会造成换相失败,限制了反电动势检测法的无刷直流电机功率应用范围。因此,针对电流续流引起的位置信号相位超前的机理加以分析,推导出了超前角度与负载转矩和转速的关系,并给出了位置检测信号相位超前的补偿算法,并对电机在不同负载转矩和转速下位置信号进行相位补偿,拓宽了无位置无刷直流电机的运行范围。仿真和实验结果表明,在不同负载转矩和转速下经过补偿后的位置信号与最佳换相信号一致,电机负载转矩和转速较大情况下运行平稳。     

重载条件下无刷直流电机无位置传感器驱动换相续流影响的分析及其补偿

无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)换相时刻关断相电流的续流造成电机端电压的畸变。当采用无位置传感器反电动势过零检测法时,端电压波形畸变会使位置检测信号相位超前,偏离最佳换相时刻,重载条件下甚至会造成换相失败,制约了反电动势检测法的电机功率应用范围。因此,该文针对电流续流影响端电压的机理加以分析,建立了电流续流产生相位超前的数学模型,并给出了位置检测信号相位超前的补偿算法。仿真和实验结果表明,经过补偿后的位置检测接近最佳换相时刻,重载条件下仍可正常运行。     

基于线电压差值对称的无刷直流电机换相信号相位补偿

无刷直流电机控制系统实现最佳换相可以使无刷直流电机发挥出最佳的性能.文章以无刷直流电机工作在三相星型六个状态模式为基础,详细分析了最佳换相、超前换相和滞后换相情况下线电压差值与霍尔换相信号相位之间的关系,据此提出一种补偿换相信号偏差的新型闭环控制方法.该补偿方法以两相线电压差作为信号量,前后两次换相时刻采集的非对称信号量偏差值作为反馈量,通过PI调节器达到补偿霍尔换相信号相位偏差的目的.仿真和实验证明该方法能够实时、有效地补偿换相信号的相位偏差.     

基于线电压差积分的无刷直流电机无位置传感器控制方法

针对无刷直流电机换相误差在转速变化时难以准确测量的问题,分析了电机线电压差积分和电机转角之间的关系,证明了电机准确换相点处的线电压差积分值在不同工况下均为定值,基于此提出了无刷直流电机无位置传感器精确换相控制方法。此外,为减小滤波后的波形畸变,保证积分值的准确性,设计了具有群时延特性的有限冲击响应（FIR）数字滤波器。仿真和实验结果表明,线电压差积分大小能准确反映电机的换相误差情况,所提方法使电机在转速变换时也具有良好的换相精度。     

基于线反电动势的无刷直流电机无位置传感器控制

提出了基于线反电动势的转子位置检测策略,以实现无刷直流电机的无位置传感器控制。通过分析无刷直流电机线反电动势与换相时刻对应关系,得出线反电动势过零时刻即为换相时刻的结论。然后,检测两路线电压和相电流并计算得到线反电动势,进而重新安排换相条件来给出六个换相时刻。在此基础上通过分析线反电动势的计算值与换相时刻的对应关系,采用相移补偿策略来补偿由于滤波引起的误差。相比于相反电动势法,系统减少了一路信号检测电路,不需要移相。仿真和实验结果显示该策略能够准确地给出换相时刻,避免了传统反电动势法在移相过程中带来的误差。     

最佳PWM调制方式控制的无刷直流电机转子位置检测

为了实现最佳PWM调制方式无刷直流电机的无位置传感器控制,提出了一种新颖的转子位置信号检测方法,该方法通过检测线电压差的过零点,间接检测到断开相绕组反电动势的过零点,再将该过零点延迟30°电角度即可获得无刷直流电机绕组换相所必须的转子位置信号。实验证明,应用此检测方法构成的最佳PWM调制方式无刷直流电机无位置传感器控制系统可以运行在很宽的工作范围内。文中对该检测方法的原理进行了分析,得到了检测电路的结构图并通过实验验证了该方法的正确性和可行性。     

PWM-ON-PWM调制方式控制的无刷直流电机换相信号检测

为了实现PWM-ON-PWM调制方式控制的无位置传感器无刷直流电机转子位置信号的检测,在分析了该种调制方式控制的功率逆变器为桥式结构无刷直流电机端电压的基础上,提出一种通过检测线电压差的过零点,移相30°电角度获得换相信号的方法,并以此得到了相应的检测电路。通过应用该检测电路搭建无刷直流电机控制系统的仿真和实验结果表明:提出的方法在宽速度范围内,特别是低速时都能准确地检测到转子的位置,从而验证了该方法的有效性。     

无位置传感器永磁无刷直流电机的起动控制研究

针对无位置传感器无刷直流电机存在的起动问题,根据无刷直流电机的起动换相时刻与直流母线电压直接相关的特点,提出一种插值起动方法。该方法首先通过改变母线电压值,采集相应的起动换相时刻数据样本。在离线情况下,以母线电压为输入,换相时刻作为输出,拟合出两者之间的3次样条插值函数。开环起动时,该方法能够准确计算出任意母线电压下电机的起动换相时刻;闭环起动时,随着PI调节器控制的母线电压有效值的变化,系统通过插值函数在线修正换相时刻,从而保证电机准确换相。起动完毕后,由软件将系统切换到反电势运行状态。仿真和实验表明,提出的插值起动方法,广泛适用于无位置传感器无刷直流电机的开环、闭环以及相应情况下的带负载起动。     

PAM调制方式下高速无刷直流电机非导通相续流抑制方法研究

针对基于降压斩波(Buck)变换器PAM调制方式下高速无刷直流电机由于换相点滞后产生的非导通相续流问题,分析了其产生原因并提出了一种基于DSP的软件超前换相的补偿方法.通过DSP实时计算补偿了无刷直流电机由于霍尔信号低通滤波、霍尔传感器的安装位置误差及中断延迟所造成的换相滞后角,消除了换相点滞后,抑制了非导通相续流,同时消除了由非导通相续流引起的电流关断尖峰.通过仿真和实验验证了上述方法的正确性和有效性.     

基于“线电压”的BLDCM无位置传感器控制

介绍了一种无刷直流电动机无位置传感器控制方法,即基于"线电压"的检测转子位置方法。该无位置传感器控制方法无需移相,换相简单易行。最后,以DSP(TMS320F2407)为核心实现了该方法的BLDCM控制,通过实验证明了该方法的合理性和可行性。     

基于线间反电动势的无刷直流电机转子位置估算

在对传统的反电动势过零法和转子磁链G函数法估算转子位置分析的基础上,提出了一种利用线间反电动势过零原理并构造F函数来对转子位置进行估算的全新方法,并用于无位置传感器无刷直流电机控制。对线间反电动势过零检测与转子位置信号之间的对应关系进行了深入的分析,揭示了每一个线间反电动势的过零点即为对应的换相点。利用线间反电动势的倒数构造F函数来估算换相时刻。仿真结果表明,提出的转子位置估算方法计算简单方便,具有较高的精度,可以在全速范围内实现对转子位置的准确估算。     

无刷直流电机高精度换相控制

针对无刷直流电机(BLDCM)换相期间不导通相续流而产生端电压脉冲的问题,依据反电动势(EMF)过零法原理,分析了端电压脉冲产生的原因及对反电动势过零检测精度的影响,提出了一种利用软件算法避开端电压脉冲从而实现无位置传感器BLDCM高精度换相的控制方法。首先,利用条件语句及程序运行时间差避开端电压脉冲;为了在重载情况下提高所设计程序运行时间差的容错率,提出一种减小换相续流时间的方法;最后,搭建了无传感器BLDCM试验平台对上述方法进行试验验证。试验结果证明了所提方法在不同占空比和负载下的有效性和准确性。     

基于DSP的新颖无刷直流电机控制器设计

利用DSP2812设计了一个无位置传感器电机控制系统,该系统利用三相四开关电路对无刷直流电机(Brushless DC Motor,简称BLDCM)进行驱动,采用了新颖的无位置传感器控制方法和脉宽调制(PWM)方法.最后通过分析和试验证明了该系统的可行性.     

基于Buck变换器的无刷直流电机无位置传感器控制

针对无位置传感器控制中换相时刻不准确及三相桥式逆变电路调压过程对前后级电路产生冲击的问题,提出一种基于Buck变换器的无刷直流电机无位置传感器控制方法。改用Buck变换器代替三相桥式逆变电路调压,有效削弱了PWM调制过程中高频谐波信号对前后级电路的冲击,线电压中高次谐波含量明显减少,母线电流及相电流波形更加平稳。设计的3次谐波滤波器滤波效果良好,且3次谐波电动势过零点易于检测。提出的90°-α相位补偿方式能够有效解决无位置传感器控制中换相时刻不准确的问题,并且可以明显减小感应电流对相电流产生的影响,使得相电流更加稳定。仿真和实验结果验证了该方法的可行性和有效性。     

A practical sensorless commutation method based on virtual neutral voltage for brushless DC motor

This paper presents a low‐cost and highly practical sensorless control method for brushless DC (BLDC) motor drives. The developed methodology can generate an accurate commutation signal for the BLDC motor by sensing the back electromotive force zero‐crossing point through the virtual neutral voltage of the motor. Since commutation control is critical for the BLDC motor control, a voltage‐controlled phase shifter comprising a hysteresis comparator and voltage‐controlled resistor is proposed in order to perform phase compensation at different speeds and prevent rapid output oscillations due to noise or high‐frequency ripples in the virtual neutral voltage. Finally, several experiments have been performed on a prototype motor to verify the theoretical analysis and demonstrate the practicality and reliability of the proposed sensorless drive method. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

无刷直流电机无位置传感器起动控制策略

基于定子铁心饱和原理,提出了一种无位置传感器控制下无刷直流电机转子初始位置复合定位方法,该方法先利用两两导通和三三导通共十二个电压矢量进行转子初始位置30°区间检测,再施加特定的电压矢量对转子进行精确定位,从而得到准确的转子初始位置.然后再利用升压升频软件实现方法起动电机,并在适时切换到无刷直流电机无位置传感器控制正常运行方式.实验结果证实了所提出的理论的正确性.