基于ST7FMC的无刷直流电机无位置传感器控制系统研究

基于ST7FMC电机控制专用芯片,采用电压控制模式,设计和实现了无刷直流电动机的无位置传感器控制系统。分析了传统的反电动势检测方法的缺点,介绍了反电动势全数字检测方法,分析了3种不同脉宽调制斩波方式对电流脉动的影响。实验证明,该系统具有良好的调速性能和较高的系统效率。     

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.     

基于H_PWM-L_PWM调制的无感无刷直流电机转子位置的检测

无刷电机的控制需要准确检测到转子的位置,反电动势法是检测无位置传感器无刷直流电机转子位置的一种简单、有效的方法.采用二相导通星形三相六状态的控制模式,通过分析在H_PWM-L PWM调制方式下不导通相的续流情况,提出了基于该调制方式的反电动势检测方法.该反电动势检测法不需要检测三相绕组中点电压,所获得的是不导通相的两倍的反电动势.MATLAB仿真和试验结果证明,该检测方法具有良好的低速控制性能.     

无位置传感器无刷直流电机转矩脉动抑制研究

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在分析无刷直流电机换相及间接位置检测原理的基础上,改进了传统反电动势法的检测电路,对反电动势相移进行了补偿,以消除电机中性点电压和阻容滤波对反电动势检测电路的影响。为进一步抑制转矩脉动和改善系统的稳定性,在采用换相电流预测控制策略的基础上,设计了神经网络PID控制器。实验结果表明,设计的转矩脉动综合抑制策略有效地降低了无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,具有较好的鲁棒性,准确地实现了无位置传感器换相控制,提高了系统的可靠性。     

基于反电动势函数的无刷直流电机无位置传感器控制方法

高速重载工况下无刷直流电机断开相换相续流时间较长,有时续流的电角度甚至超过30°,导致常规方法无法检测到反电动势过零点信号,造成换相失败。该文提出基于反电动势函数的无刷直流电机无位置传感器控制方法。通过对断开相反电动势和反电动势斜率的分析,构造了一个与电机转速无关的反电动势函数,其阈值直接对应换相信号。因此不需要反电动势过零点信号,在换相续流时间较长的情况下也能控制电机稳定运行,适用于更宽的工况范围。由于没有使用低通滤波器,该方法还避免了滤波所带来的相移问题。实验结果验证了理论的正确性和方法的可行性。     

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.     

无位置传感器无刷直流电机控制系统仿真

介绍了无位置传感器无刷直流电机控制系统的控制策略,包括基于反电动势法的转子位置检测方法以及"三段式"起动方式,并在Matlab7.1/Simulink平台上建立了控制系统虚拟原型,对该控制策略进行仿真分析,仿真结果证明了该策略的有效性。     

无刷直流电机无位置传感器控制调速系统的设计与实现

在传统的反电动势过零硬件检测无刷直流电机转子位置方法的基础上,利用检测的任意两路线电压信号来实时计算相反电动势过零信号,从而得到其过零点,再延迟30°电角度即为实际的换相信号。基于该反电动势软件计算法构建了无刷直流电机无位置传感器控制调速系统,仿真和试验均表明:该系统能够准确估算换相信号,具有较好的动、静态特性和抗负载扰动能力。     

一种无传感器BLDCM数字化控制系统设计

介绍了基于ST公司推出的电机控制专用芯片ST7MC的电机数字控制系统,系统中除了应用反电势法所必需的功率驱动电路、反电动势和电流反馈电路等硬件外,完全由软件算法实现了电机开环换相启动,反电势过零判断,同时在自动转换状态通过反电动势过零点软延时实现自动换相,并通过换相后延时反电动势检测达到换相软滤波的作用,从而达到整个控制系统数字化控制的目的,节省了成本,增强了系统的抗干扰能力.经调试检验本控制系统具有良好的控制性能.     

基于数字信号处理器的无位置传感器无刷直流电机起动方法

对反电动势检测转子位置的无传感器无刷直流电机的控制方法进行了研究。分析了几种常用的电机起动方法。阐述了利用dsPIC30F6010芯片实现无位置传感器无刷直流电机预定位起动的方法，给出了相电流和转速波形。试验结果表明，该方法具有起动稳定、可靠的特点。     

基于三角形连接的空心杯电机无位置传感器控制方案

空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机,具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特性以及稳定的运行特性,作为高效率的能量转换装置,代表了电动机的发展方向之一。由于空心杯电机采用三角形接法的绕组结构,当采用反电势法对其实行无位置传感器控制时,其控制方式与常用的星型接法电机有所不同。在理论分析的基础上,提出了一种新的反电势检测及换相方法,并对其进行了仿真。仿真结果证明,该方法能使空心杯电机具有更大的电磁功率和更小的转矩脉动。     

多相永磁无刷直流电动机的优势分析

理想的三相永磁无刷直流电动机是功率密度最高的一种电动机。实际上,由于三相永磁无刷直流电动机的相反电动势梯形波平顶宽度达不到120°E(°E表示电角度,下同),产生了原理性转矩波动,高功率密度的优势也受到影响。因此,多相永磁无刷直流电动机受到了重视。多相永磁无刷直流电动机的相反电势梯形波平顶宽度大于120°E,通过控制手段可以实现其高功率密度的优势;多相永磁无刷直流电动机是多台三相电动机的集成,它提高了系统的可靠性,改善了电动机性能,削弱了换相转矩波动;多相永磁无刷直流电动机提供了实现多个三相系统间是相互对称的,也可以是不对称的条件;还提供了多个三相系统的相电流不叠加的条件来减小蓄电池大电流放电。     

择多函数在无刷直流电动机控制中的应用

转子位置信息的获得是无位置传感器无刷直流电动机控制的关键技术,一般采用基于位置检测电路的反电势检测法,而择多函数法省掉了位置检测电路,运用反电势信号及逻辑运算关系判定测试条件"真"到"假"的变化,消除噪声对反电势信号的影响,获得正确的反电势过零点。该方法在基于DSP的无位置传感器无刷直流电动机控制平台上进行实验验证,实测数据证明该方法可以在2~3倍负载条件下有效滤除反电势虚假过零点,获得准确的反电势过零点,性能可靠,灵活性和实用性较高。     

考虑永磁磁链谐波影响的直线永磁无刷直流电机矢量控制方法

针对直线永磁无刷直流电机(linear permanent magnet brushless DC motor,LPMBDCM)电磁力纹波及齿槽力影响的最小化控制,该文根据推导得到的表示为电流矢量及永磁磁链导数矢量点积形式的电机推力方程,得出了任意反电动势(back-electromotive force,BEMF)波形表面式永磁(surface- mounted permanent magnet,SPM)电机的矢量控制原理：定向控制电流矢量于永磁磁链导数矢量方向,通过控制电流矢量长度可获得最大效率线性推力(或转矩)控制。考虑永磁磁链谐波对永磁磁链导数矢量幅值及相位的影响,通过引入d￠q￠轴坐标系,提出一种id￠=0的非正弦波BEMF SPM电机矢量控制新方法,结合齿槽前馈补偿可以实现非正弦BEMF SPM电机的最小推力纹波最大效率控制。建立了基于有限元的LPMBDCM 精确相变量模型,对比脉宽调制(pulse width modulation,PWM)电流控制、id￠=0矢量控制的仿真效果,验证了该文方法的有效性。id￠=0矢量控制为非正弦波BEMF SPM电机提供了一种高性能控制新方法。     

超高速永磁无刷电机无位置传感器半闭环启动法

针对超高速永磁无刷电机无位置传感器启动过程中低速时无法准确提取反电动势信号的问题,提出一种半闭环启动方法。该方法可以使电机由静止阶段通过单步加速迅速切换到闭环加速阶段,当电机闭环加速至可以检测到稳定的反电动势信号时在一个换相周期内切换到正常运行。该启动方法无需任何附加电路,整个启动过程稳定,不会出现因扰动或负载变化引起的失步,可以很好地解决超高速永磁无刷电机无位置传感器启动问题。依据此启动方法开发出一套永磁无刷电机驱动器并进行实验验证,证明该启动方法可以快速地启动永磁无刷电机,且能在80 000 r/min时平稳运行。     

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。     

A sensorless drive system for brushless DC motors using a digital phase‐locked loop

This paper proposes a sensorless drive system for Brushless DC (BLDC) motors using a Digital Phase‐Locked Loop (DPLL). The Back Electromotive Force (BEMF) voltage is measured from the motor winding to determine the permanent magnet rotor position using the DPLL, and Pulse Width Modulation (PWM) limits the motor current to control the speed of BLDC motors. The proposed method can drive BLDC motors using an open‐loop control without stepping out. Also, the proposed method is compared experimentally with a control method that uses Hall sensors. Experimental results for the BLDC motor show the effectiveness of the proposed method. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 142(1): 57–66, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10074     

无刷直流电机广角波控制方法的研究

针对传统无刷直流电机120°导通型控制方法存在转矩脉动大,不能适应高精度高稳定性要求的缺点,提出了一种新的广角波控制方法,通过控制相电压使相电流达到准正弦波。与传统控制方法相比,采用广角波控制后转矩脉动从14%下降到3.4%,出力增加了3.5%,而且可以利用非导通相检测反电势过零点,实现无位置传感器控制。广角波控制不但具有转矩脉动小、出力大、控制简单等优点,而且实现了无位置传感器控制,适用于高性能场合。