无刷直流电机转子位置传感器故障诊断及容错策略

针对无刷直流电机转子位置检测所使用的霍尔传感器容易出现损坏的现象,提出了霍尔传感器中出现一路或两路故障的诊断方法,该方法实时监测转子位置信号运行状态,根据无刷电机两两导通原理,考虑电机瞬时转速不变性,利用正常的霍尔传感器位置信号通过延时均分来估算故障传感器位置信号,并用于实际的电机转子换相,从而实现无刷直流电机的容错控制,实验结果表明采用本文提出的控制策略可以明显提高无刷直流电机驱动系统的可靠性,其系统性能可以与霍尔传感器无故障时相媲美。     

基于GaN器件的高速直流无刷电机驱动器

传统直流无刷电机(BLDCM)驱动器以硅晶体管作为功率器件,工作频率低、开关损耗大,不适用于高速应用场合。宽禁带半导体氮化镓(GaN)晶体管,具有开关速度快、导通电阻小等优势,是高速驱动器的理想选择之一。基于GaN器件,设计了一款20 000 r/min转速的高速BLDCM驱动器。首先介绍了BLDCM驱动的工作原理,然后分析了GaN器件晶体管栅极驱动电阻值的计算过程,选取Si8273作为GaN晶体管GS61008P的驱动芯片,利用霍尔信号配合数字控制器软件得到换相脉冲,以完成高速驱动器的软硬件设计。验结果表明,GaN方案显著减小了驱动器体积,提高了响应速度。     

无位置传感器直流无刷电机高速方波驱动

针对传统无位置传感器高速直流无刷电机(BLDCM)驱动硬件电路复杂,高速换相效率低等问题,提出了一种组合时机的模数采样非导通相反电动势,进行软件过零点判定换相的方法。该方法依赖于可靠的采样机制,并配合三段式启动策略和超前角度补偿,降低了硬件电路复杂度,有效提高了控制性能,保证了换相的稳定性。实验结果给出了电气转速达到100 kr·min^-1的BLDCM运行波形,表明了该控制策略的可行性与正确性。     

高压低速无刷直流电机的无传感器控制

针对高压低速、大力矩、直接驱动无刷直流电机(BLDCM)设计了反电动势过零检测电路,提出了BLDCM的无位置传感器控制算法。该算法直接利用反电势检测的过零点,经硬件相移后,作为换相信号,直接控制和驱动BLDCM,减少了无位置传感器控制中换相信号的软件计算量,控制更加可靠和高效,具有较大的应用价值。     

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。     

基于能量单元法的无刷直流电机导通区转矩脉动

在对无刷直流电机(BLDCM)非导通相二极管续流进行分析的基础上,利用能量单元法对非换相期间(导通区)电磁转矩脉动进行量化分析,推导出了PWM调制方式下导通区转矩脉动计算的公式。结合混合动力电力驱动的电路结构,采用了在三相逆变桥入端加上双向直流变换器的驱动拓扑结构与相应的控制策略,消除了BLDCM在导通区内非导通相的续流现象,从而抑制了导通区内的电磁转矩脉动。实验结果验证了该方法的有效性,提高了BLDCM在混合动力车中的应用精度。     

基于SVPWM和电流调节控制的无位置传感器BLDCM的起动控制

针对无位置传感器的永磁无刷直流电机的起动控制,分析了二二导通三相逆变器的电压空间矢量PWM控制,提出了具有二二导通的SVPWM控制和电流调节控制的无位置传感器BLDCM的起动控制,其中电流调节控制采用两点式比较器控制。该起动控制方法不但能有效控制起动电流大小,而且改善了BLDCM开环起动性能。通过仿真比较表明,在保持对二二导通BLDCM电流调节控制的基础上,SVPWM起动控制比升频起动控制性能更好。     

无位置传感器无刷直流电机直接反电势检测方法的研究

介绍了无位置传感器无刷直流电机（BLDCM）驱动的一种新的反电势检测方法。该方法不需要引出电机中性点，通过选择PWM和导通策略，就能直接从电机端部获得反电势信号。该方法能避免开关高频调制产生的干扰，不需要滤波。最后，通过PSPICE软件进行建模与仿真验证。     

开式绕组无刷直流电机导通模式研究

三相无刷直流电机(BLDCM)广泛应用在电驱动领域。传统星形连接和三角形连接的BLDCM绕组之间存在中性点,导致电机转矩脉动和可靠性较差。提出一种将开式绕组应用于三相BLDCM的系统,介绍了开式绕组BLDCM的电路拓扑结构和8种导通模式,分析了开式绕组三相BLDCM的电磁方程,建立开式绕组BLDCM的MATLAB仿真模型,仿真开式绕组BLDCM在8种导通模式下的电流、转矩、转速波形。加工样机并设计试验平台,测试开式绕组BLDCM在两相导通六状态运行模式下的性能,与星形连接BLDCM相比,开式绕组BLDCM调速范围更广、换相转矩脉动减少、机械特性曲线相近。     

反电动势无位置传感器BLDCM位置误差分析

反电势无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)的控制方法具有高效率、高可靠性、低成本等优点,已广泛应用在工业驱动中。正确换相是抑制转矩脉动的重要手段,也是BLDCM高效率运行的重要保证。从反电动势无位置传感器BLDCM的控制原理着手,分析了位置误差产生的原因以及计算的电机位置超前或滞后电机真实位置对电机相电流产生的影响。最后给出补偿位置的方法,使BLDCM的换相接近最佳换相逻辑,并通过实验进行了验证。     

无刷直流电动机调速系统设计

介绍了无刷直流电动机 (BLDCM )的基本结构 ,从无刷直流电动机数学模型出发分析了其调速运行的基本原理 ,讨论了 12 0°导通型无刷直流电动机的电流换相过程 ,给出了采用脉宽调制 (PWM )控制方法进行电流控制的基本设计方案 ,最后给出逆变器控制的电机三相导通时序关系。     

谐振直流环节逆变器驱动BLDCM的控制研究

结合无刷直流电机(BLDCM)脉宽调制(PWM)的特点和谐振直流环节逆变器的工作原理,提出了新型并联谐振直流环节软开关逆变器驱动无刷直流电机的控制策略.三相逆变桥仅实现BLDCM的换相运行,通过谐振直流环节开关的调制斩波,实现了BLDCM的PWM控制.实验结果表明,该控制策略实现了谐振直流环节逆变器的正常工作,BLDCM运转平稳,电流波形较好.     

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.     

180°导通方式无刷直流电机换相转矩脉动研究

无刷直流电机(BLDCM)换相转矩脉动一直是业界关注的问题,但仅限于120°导通模式。文章研究了180°导通模式无刷直流电机在换相期间的转矩脉动变化,并与120°导通方式转矩脉动进行了比较。理论分析和仿真结果表明:电机在低速区域,120°导通模式比180°导通模式转矩脉动变化小,而在高速区域,180°导通模式比120°导通模式转矩脉动变化小。研究结果为无刷直流电机换相转矩脉动抑制提供了一种新的控制策略。     

两相导通型永磁无刷直流电机低速瞬时转矩观测

针对无位置传感器两相导通型永磁无刷直流电机(BLDCM)低速情况下观测瞬时转矩问题,提出一种无位置传感器BLDCM两相导通模式下注入高频电流连续观测瞬时转矩新方法。基于两相导通模式下电机的高频信号模型,构建转子位置角观测器,得到转子位置角观测值;根据瞬时转矩与转子位置角、反电动势系数及定子电流之间的函数关系,连续观测出瞬时转矩。为了消除交轴电感变化对瞬时转矩观测的影响,基于高频信号模型进一步观测出交轴电感,并对瞬时转矩观测模型中电感值进行实时更新。实验结果表明,采用所提瞬时转矩观测器允许驱动系统无位置传感器方式运行于低转速,甚至零转速。     

基于模型预测的无刷直流电机转矩脉动抑制

永磁无刷直流电机转矩脉动问题限制了其在高性能设备上的应用。针对无刷直流电机普遍存在的换相转矩脉动问题,根据电机数学模型,从持续导通相电流模型是否发生突变的角度分析了换相转矩脉动产生的原因。通过理论分析,论证了在换相阶段读取霍尔信号以切换控制模型从而实现变模型的预测控制的可行性以及该方案对转矩脉动抑制的有效性。在Matlab中搭建仿真模型对该方案进行了验证。     

测定无刷直流电动机转子霍尔信号与绕组对应关系的方法

无刷直流电动机用转子位置信号（霍尔信号）来控制逆变器换相，这就要求霍尔信号与定子三相绕组有正确的对应关系。一般情况下在霍尔信号线上标明H1、HB、HC， 与霍尔信号相对应的电机绕组上标上A、B、C以表示对应关系。然而在实际工作中经常遇到霍尔信号和绕组上的标记遗失或不明的情况，需要检测霍尔元件和三相的对应关系。这时     

三相高频环节逆变器带BLDCM负载原理研究

高频链逆变技术具有功率密度大、可靠性高和电气隔离等特点,新能源电动汽车技术的发展也拓展了其应用领域。研究了一种用于电动汽车的含有高频环节的带无刷直流电机(BLDCM)驱动器,即逆变型高频链周波变换驱动器。针对周波变换器的双向开关特征,运用解耦思想,提出了一种适用于BLDCM负载的新型调制策略,详细分析了高频链逆变器在变压器前级逆变环节高频开关工作周期内的工作模态。系统仿真和实验结果证明了高频链周波变换器带BLDCM的可行性。     

一种可抑制逆变器非线性影响的永磁同步电机无位置传感器控制策略

内置式永磁同步电机无位置传感器低速控制主要采用高频正弦信号注入方法,但估计转子位置需应用滤波器提取高频信号,滤波器使用会延迟信号、降低电流环带宽,严重影响动态控制性能。一种改进的高频方波注入法被提出以克服上述问题,该方法将高频信号注入与矢量控制分周期进行,无需低通和带通滤波器。但是该方法在估计转子位置时受逆变器非线性影响较大,容易出现较大的估计误差。针对上述问题,该文提出一种注入幅值自适应的可抑制逆变器非线性的新型高频方波注入法。该方法通过变化的注入电压幅值抑制逆变器非线性造成的高频电压矢量信号畸变,提高转子位置角度估计精度。仿真及对比实验结果证明,该方法可将位置估计误差从原有的平均误差±11°降低到了平均误差±3°,具有良好的稳定性和鲁棒性。     

四开关三相无刷直流电机的直接电流控制

在回顾传统六开关三相无刷直流电机（BLDCM）基本工作原理的基础上，从简化逆变器拓扑结构，降低BLDCM系统成本的角度出发，分析了用四开关逆变器驱动三相BLDCM的工程可行性。针对四开关逆变器固有的非对称电压矢量问题，提出了四开关三相BLDCM的直接电流控制策略。该方法将系统整个工作过程划分为6种工作模式（模式1~模式6）。并对四只功率器件的关断和导通次序作了全新安排，采用滞环控制直接产生驱动BLDCM所需的相电流波形。并且指出在模式1和模式4两种特殊工作状态下，可以通过相电流的独立检测、独立控制，来对非工作相的反电动势效应进行补偿，抑制工作相相电流的畸变。为了验证方案的可行性，设计了具体的实验系统。最终的实验结果表明了控制策略的正确性和有效性。