一种基于电机虚拟中性点的无刷直流电机无位置换相误差闭环校正方法

针对无刷直流电机无位置传感器换相存在换相误差的问题,提出一种基于虚拟中性点的无刷直流电机无位置换相误差闭环校正方法。将虚拟中性点与电机驱动电压中性点之间的电压差引出,并对该电压差信号与换相误差之间的关系进行了分析。基于此分析,在换相点前后对该电压差信号采样,两次采样结果求差后得到换相误差控制的反馈量,以该反馈量趋近于零目标建立基于PI的闭环校正回路。实验表明,该方法对换相误差具有很强的鲁棒性,可快速补偿外界因素对换相时间的影响,对于15°滞后角,在1 500 r/min转速下仅需70步,在3 000 r/min转速下仅需40步就能使换相点收敛至准确位置。实验结果验证了该方法的有效性。     

高速永磁无刷直流电机无位置全转速控制策略

针对高速磁悬浮大功率永磁无刷直流电机无位置传感器起动问题,分析了高速磁悬浮无刷直流电机运行时导通相磁链函数与相电压的精确表达式,给出了转子位置和电机磁链的函数方程,分析了高速磁悬浮无刷直流电机低速时转子位置难以检测的原因。据此分析提出了一种基于高速电机绕组磁链函数的新型无位置控制G函数方法,以换相前后非换相相电流幅值等值为控制目标,以G函数换相阈值为控制量,通过PI调节来保证相位可靠校正,实验验证了该闭环校正方法应用于磁悬浮鼓风机无刷直流电机时,在20 000 r/min范围内能够对换相信号误差进行了实时补偿,实现全转速运行。     

小电感无刷直流电动机三相H桥无位置传感器控制方法

传统无刷直流电动机的六拍控制采用Y型绕组连接方式,将三相绕组中的两个导通相串联进行供电;其无传感器控制所需的位置信息通过检测未导通相的反电动势过零点得到。绕组串联连接使每一相仅利用母线电压的一半产生电流;同时Y型绕组结构使未导通相受到中性点电压的影响造成位置信号检测精度降低。该文将三相H桥结构应用于无刷直流电动机的无位置传感器控制,使三相绕组中参与导通的两相并联进行供电,同时使未导通相切出电路以进行反电动势过零点检测。绕组并联连接使每一相利用全部母线电压产生电流,电压利用率得到提高;同时未导通相完全切出电路使位置信号检测精度提高。对三相H桥无刷直流电动机无位置传感器控制方法进行了数学推导和分析,并在一台小电感样机上进行了实验,实验结果显示,该4对极样机可以在20 000 r/min的转速下实现无位置传感器控制。     

一种开关磁阻电动机无位置传感器起动方法

提出了一种开关磁阻电动机的无位置起动方法。起动前对电机三相绕组注入短时电压脉冲,根据响应电流和绕组电感的关系,确定初始导通相。一相导通时,非导通相继续保持电压脉冲的注入,通过比较非导通相的响应电流,确定电机的换相点,实现电机三相轮流导通,从而完成电机的起动过程。在此基础上,增设阀值比较环节,消除了电感下降区的误导通信号,从而避免了负转矩的产生。仿真与实验结果表明,该方法可以实现三相开关磁阻电机的无位置传感器起动,使电机从静止达到一定转速,从而验证了所提方案的可行性。     

磁悬浮飞轮用无刷直流电动机无位置传感器控制研究

给出了一种有效的磁悬浮飞轮(MSFW)用无刷直流电动机无位置传感器控制方法。将不导通相端电压选出与电压参考信号进行比较得到一个方波信号,此信号发生改变时即是不导通相绕组反电动势过零点,延时30°电角度进行换相。实验结果表明,这种无位置传感器控制方法能够在较大的速度范围内有效地进行换相和控制,能大大提高磁悬浮飞轮运行的可靠性和安全性。     

无刷直流电机无位置传感器转子位置辨识策略

由于电机的设计制造工艺等问题,反电动势波形往往不是理想的120°平顶宽度梯形波。同时,无刷直流电机无位置传感器控制通常采用反电动势法——通过检测不导通相的反电动势过零点,再延迟30°电角度来得到换相时刻。但该方法需要重构有一定误差的电机中性点和导致相反电动势过零点检测延迟的深度滤波电路。通过改进相电动势法原理,定性分析电动势波形和傅里叶级数推导证明,提出适用于任意平顶宽度梯形波的转子位置辨识策略。实验表明该方法可以精确得到转子位置,确定未导通相的换相时刻,有一定理论和工程应用价值。     

开关磁阻电机小波神经网络无位置传感器控制

提出了一种基于小波神经网络的开关磁阻电机无位置传感器控制新方法.该方法采用两个不同的小波神经网络分别获取相绕组换相逻辑的开通信号和关断信号,经过综合处理得到单相绕组的开关信号.神经网络以相绕组的电流和磁链为输入,以各相的开关信号为输出,从而建立起电流、磁链和开关信号的非线性映射.采用电机在有位置传感器运行条件下的样本对小波神经网络进行训练,训练完成后,用神经网络输出结果取代位置传感器换相信号,实现电机无位置传感器运行.仿真和实验结果表明,由神经网络获得的开关信号和由位置传感器获得的开关信号相比误差小,电机能够准确换相,且输出转矩波动小,转速曲线平滑,电机在无位置传感器下运行良好.     

一种新颖的无刷直流电机无位置传感器控制系统

为了实现无刷直流电机无位置传感器控制,提出了一种新颖的绕组反电动势检测方法.该方法通过比较电机断开相绕组端电压和逆变器直流环中点电压的关系,直接检测到断开相绕组的反电动势过零点,从而获得转子位置信息.本系统仅检测三相绕组中一相绕组的反电动势,通过软件延时得到六个离散的换相信号,简化了检测电路.文中对电路结构进行了分析,并在由该方法构成的无位置传感器控制系统上进行了实验验证,实验结果表明了本文提出的反电动势检测方法的有效性.     

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型补偿策略

提出了保持非换向相绕组换相前后施加电压不变的方法,抑制无刷直流电机换相转矩脉动。为减小换相前非导通相续流引起的电压补偿量计算误差,将该方法与PWM_ON_PWM调制方式相结合,进一步改善了转矩脉动抑制效果,同时也抑制了正常导通期间转矩脉动。在此基础上推导出适合宽转速范围抑制换相转矩脉动的电压补偿方法。仿真和实验验证了所述方法的正确性。     

无位置传感器无刷直流电动机转子位置检测新技术

针对反电势法在电动机转子位置检测时存在迭加干扰和需要误差补偿等缺点，提出了一种新的检测方法，即在PWM导通期间对电机不导通相绕组端电压进行采样，判断绕组反电势过零点时刻，并结合位置预测方法对过零点时刻进行校正，推算逆变器中功率器件的切换时间。反电势检测电路设计简单，容易实现。实验证明，本文方案检测精度高、抗干扰能力强、可靠性高。     

无刷直流电机无位置传感器转子位置闭环校正策略与实验研究

针对石油钻井用无刷直流电机无位置传感器换相误差问题,分析了逆变器高频PWM对无位置传感器检测电路参数设计的影响,构建了无位置传感器不同检测参数下电机换相延时的数学模型,结合换相前后电机相电流的变化,提出了一种基于相电流积分面积相等的无刷直流电机无位置传感器转子位置闭环校正策略。该控制策略以全转速范围内不切换换相表为前提,以换相前后相电流积分等值为控制目标,以电机相电流为检测量,通过PI控制器实时调制转子相位补偿角度,实现无刷直流电机高精度换相。实验表明,所提出的闭环校正策略在全转速范围内都能有效地补偿电机换相误差,减小电流波动,提高电机性能。     

无位置传感器无刷直流电动机位置误差分析及补偿

针对反电动势检测法的无位置传感器无刷直流电动机在位置误差影响下性能降低的问题,研究滤波电路对电机位置误差的影响,并利用电枢反应磁动势分布图来分析电枢反应对位置误差的影响。最后,提出一种换相点自校正控制方法来实时地补偿位置误差。实验结果表明,滤波电路使得位置信号相位延迟而电枢反应使得位置信号相位超前,并证明所提出的换相点自校正控制方法的有效性。     

高速磁悬浮无刷直流电机无位置换相误差闭环校正策略

针对基于线反电动势的高速磁悬浮无刷直流电机无位置换相误差问题,分析了PAM调制方式下存在换相误差时非换相相电流的精确表达式。针对PAM调制方式下高速无刷电机的换相过程持续时间极短,提出一种校正无位置换相信号误差的新型闭环控制方法,以换相前后30°范围内非换相相电流积分相等为目标,将换相前后非换相相电流积分差值作为反馈量,通过PI调节来自动校正换相信号的相位,采用基于‘90?α’与‘150?α’最优滞环切换的换向策略保证相位可靠校正。实验验证了该闭环校正策略在32 000r/min范围内能够对换相信号误差进行实时补偿。     

开关磁阻电机神经网络无位置传感器控制

建立了开关磁阻电机(SRM)无位置传感器控制的神经网络模型,以样机数据为样本对神经网络进行训练。经训练的神经网络模型能够在导通区间内检测出SRM样机转子位置,但在绕组非导通时无法检测。为得到完整转子位置,采用了单神经网络加积分的优化方法,并在适当的位置进行校正以消除积分误差。样机进行了神经网络无位置传感器控制实验,实验结果表明,该方法适用于不同控制方式下的无位置传感器控制。     

基于线电压差值的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测

无位置传感器无刷直流电机控制的首要问题是能够在每个电周期内能够检测到用于电子换相的六个关键的转子位置信号.其中反电动势检测法是目前技术最成熟、最有效且应用最广泛的转子位置检测方法.本文在基于反电动势法的原理的基础上,提出一种基于线电压差值计算的改进检测方法.该方法通过计算两相线电压的差值,得到反电动势的过零点,从而估算转子位置.分析了电机中性点电压与1/2倍直流母线电压的关系,得到了不同PWM调制下非导通相的续流情况.这种方法相较于传统的反电动势过零虚构中点检测方法结构简单、无需重构电机中点、而且有更高的灵敏度.通过理论分析和仿真结果表明,基于线电压差值的反电动势法控制简单,能够有效的检测转子位置.     

线电压确定无刷直流电动机转子位置新方法

针对无位置传感器无刷直流电动机控制问题,提出一种基于线电压的转子位置检测新方法。依据绕组电压方程,给出了电机反电动势计算方法。通过采样电机线电压,得出反电动势计算值,确定电机换相时刻。为解决反电动势计算值中窄脉冲引起过零点误判的问题,依据反电动势变化率在换相时刻远大于非换相时刻的原理,采用反电动势变化率检测法判断过零点时刻。仿真和实验结果显示该方法能够准确提供转子位置信息,在负载转矩恒定和突变情况下无换相错误等异常情况,表明该方法具有良好的适应性和可靠性。     

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。     

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型电流控制

针对无刷直流电机换相转矩脉动问题,提出一种考虑电枢电阻的换相时刻三相电流配合调制控制方法。该方法在电机全速段换相时刻采用"导通相全开、关断相脉宽调制、非换相相保持"的三相电流控制策略;通过建立换相时刻相电流数学模型,对换相时刻每一相电流变化过程进行理论分析,确定关断相占空比与电机运行参数关系,使导通相和关断相变化速率一致,保证非换相相电流无脉动。该方法在有效抑制换相电流脉动基础上实现了高速区和低速区统一控制,避免了分区不清问题。实验结果表明:与传统换相脉动控制方法相比换相电流有明显抑制效果,全速段电机转矩脉动系数在0.1左右。     

基于衰减记忆卡尔曼滤波的无刷直流电机转子位置估计

针对卡尔曼滤波器在无刷直流电机转子位置估计中易发散的问题,设计了基于衰减记忆卡尔曼滤波器(MAEKF)的电机转子位置估计方法,实现电机的换相控制。建立了以相电流、电机转速和转子位置角为状态变量的状态方程,通过优化卡尔曼滤波器增益实现降低电机控制系统对模型偏差、累积误差等敏感程度的目标,设计了基于MAEKF的电机控制系统,给出了转子位置角和电机绕组导通次序。通过仿真和实验验证了电机在空载、带负载、负载转矩突变时刻均能提供准确的换相信号,系统稳定运行没有出现发散的问题,控制系统具有较强的鲁棒性和可行性。     

连续位置检测的无刷直流电机转矩脉动抑制的控制策略研究

常规永磁无刷直流电机,其换相位置检测采用霍尔开关元件,由于换相过程的存在,其低速运行时转矩脉动较大,限制了其应用。文章针对采用连续位置检测的无刷直流电动机,提出了通过控制三相定子电压,延长关断,使关断相的电流平滑变化,通过控制非换相相和导通相的电压,保持非换相相电流不变,从而有效抑制电流换相过程引起的转矩脉动。通过120°导通型方波驱动和改进驱动两种不同的控制方式下的比较实验,验证了该方法对抑制转矩脉动的有效性,有利于无刷直流电机的低速运行的平稳性。