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。     

无刷直流电动机无传感器换相误差自校正方法

针对无刷直流电动机无位置传感器换相技术存在残留换相误差问题,研究了一种换相误差自校正的控制方法。将电机一相绕组端电压与中性点电压作差处理的信号输入至采样电路,在该相绕组导通前后对称位置,分别对该信号采样,并以前后两次采样电压相等为目标,建立换相误差PI控制回路。经控制回路对换相误差的校正,导通前后两次采样的电压最终收敛到相同的电平;与此同时,电机换相点收敛到正确的时刻。实验表明,该方法仅利用电机一相绕组以及中性点,便能有效对换相误差实现闭环校正,实时补偿外界因素对换相间隔时间的干扰。     

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。     

基于线反电动势的高速磁悬浮无刷直流电机无位置换相策略

针对大功率高速磁悬浮无刷直流电机电磁干扰大的问题,采用基于线反电动势深度低通滤波的无位置传感器控制,分析了导致高速电机换相信号不准确的原因,明确了相电流与器件电阻、器件直流压降的关系,给出换相信号不准确时相电流的精确表达式。针对高速磁悬浮电机转速带宽高带来的换相信号不准确问题,提出一种基于‘90?α’与‘150?α’最优滞环切换的换相信号补偿策略,以电机切换前后的电流脉动最小为原则,确定了最优滞环宽度。通过试验,电机平稳运行到最高32 000r/min,不仅实现了两种电机换相策略的平滑切换,而且对换相信号误差进行了有效补偿。     

基于改进的PSO-BP神经网络的无刷直流电机控制

实时检测无位置传感器的无刷直流电机运行过程中的转子位置,并输出相应的开关管导通与关断信号是控制无刷直流电机的一项关键技术.本文针对神经网络控制存在开关管误导通的问题,引入非线性的惯性权重因子并采用异步时变的学习因子改进策略对标准粒子群算法(PSO)进行改进,通过改进的PSO算法对BP神经网络进行优化,进而控制无位置传感器无刷直流电机的换相顺序.仿真实验表明,采用基于改进的PSO-BP神经网络方法控制无刷直流的运行,可以取得满意的结果.     

开关磁阻电动机无位置传感器能量优化控制

给出了一种基于简化磁链法的开关磁阻电动机(SRM)无位置传感器能量优化控制方案：该方法首先利用校准程序测量了SRM平衡位置处的磁链特性；在此基础上，通过能量消耗最小在线优化过程以获得SRM换相位置处的参考磁链；估计SRM当前导通相绕组磁链，与参考磁链比较，完成SRM换相运行。实验结果表明文中给出的SRM换相角在线优化的无位置传感器检测方法简单、实用，系统运行效率高。     

无位置传感器无刷直流电机无硬件滤波转子位置检测方法

为了实现无硬件滤波电路下的无位置传感器无刷直流电机控制,针对其控制难点提出了一种利用芯片寄存器状态和换相电流续流时间的特性来避开PWM调制波形和换相时电流续流造成的尖峰电压干扰的转子位置检测方法。该方法对非导通相端电压进行定区间检测以及对换相时的续流噪声采取适当的延时操作来避开其干扰。该方法无需复杂的硬件滤波电路以及检测电路,无需复杂的软件算法,具有较高的实用性。最后通过实验验证了该方法在不同占空比和负载下控制结果的有效性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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     

用摩托罗拉TPU模块实现无刷直流电机控制

介绍了一种用摩托罗位TPU模块的PWM与DIO功能实现无刷直流电机控制的方法,它可利用TPU的A组功能实现无刷电机控制,简化了硬件、增加了硬件设计的自由度,适用于各种带用TPU模块的摩托罗拉单片机。     

一种新颖的无刷直流电机控制方法的研究

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原来的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。     

A novel microcontroller-based sensorless brushless DC (BLDC) motor drive for automotive fuel pumps

This paper presents a novel back-electromotive-force (EMF) detection method for sensorless brushless DC (BLDC) motor drive systems. By this method, a true back-EMF signal can be directly extracted for each phase without sensing the neutral point of the motor. The method proposed is not sensitive to switching noise and requires no filtering. Good motor performance is achieved over a wide speed range as well. This novel sensing scheme is implemented into a hardware macro cell inside a mixed-signal microcontroller. The proposed microcontroller-based sensorless BLDC drive system has been successfully applied to automotive fuel-pump applications, which require high reliability and intelligence at a low cost.     

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.     

基于DSP的无刷直流电动机的控制设计

无位置传感器无刷直流电动机的控制实现方案一直是近年的研究热点。文中介绍了一种新颖的以电流注入方式求得凸极转子位置的检测方法，并给出了基于DSP的无刷直流电机无位置传感器的控制方案及其软硬件设计。     

高频信号注入法估计无刷直流电机转子位置的物理机理

高频信号注入法已被证明是正弦波永磁同步电机(PMSM)转子位置无传感器检测的一种行之有效的方法,但是该方法对无刷直流电机(BLDC)是否同样适用,迄今还没有清晰的答案。详细研究了BLDC在高频注入信号下的数学模型,探讨了BLDC对高频信号注入法的适用性。