电动载货车无刷直流电动机双模控制器的研制

针对电动载货车电机霍尔可能出现故障,导致车辆不能正常行驶的问题,设计一款既可以在有霍尔位置传感器的情况下工作,又可以在霍尔位置传感器损坏或无霍尔位置传感器情况下工作的控制器。在无霍尔位置传感器模式下,采用短时脉冲闭环起动方法起动电机,当电机转速达到一定时,电机转子位置通过端电压法获取,利用反电势过零点检测法实现换相。实验验证了双模控制器运行的可行性,运行状态平稳。     

一种应用反电动势法检测BLDCM位置的检测电路

方波电流驱动的BLDC电机无位置传感器控制检测转子位置的最重要方法是反电动势检测法.设计的反电动势检测电路,仿真和实验验证了电路的有效性和可行性.电机低速阶段,控制器对检测电路进行了必要的相位补偿,在BLDC的无位置传感器控制应用中取得良好的效果.     

“六步换向”法控制无刷直流电机设计

介绍了无刷直流电机的一种控制方法,即以dsPIC30F系列微控制器为控制核心,用霍尔效应传感器感知转子磁体位置,按照“六步换向”法给定子线圈有序通电,产生一个旋转磁场,带动转子运转,实现无刷直流电机的运行.电机的转速可通过调整微控制器的MCPWM模块的PWM信号占空比值大小来调节.这种BLDC电机控制系统结构简单,容易实现.     

适用于家电、游戏机、计算设备和汽车的电机驱动方案

安森美半导体致力于使电机驱动器方案提供更小尺寸、更高能效和更高系统可靠性,最新的单霍尔180° BLDC驱动系列LV881X,通过180°正弦驱动提升电机系统能效及减小噪声,并省去软件开发。     

基于三次谐波检测的直流无刷电机无位置传感器控制系统仿真研究

分析了永磁无刷直流(BLDC)电机的数学模型,提出了一种通过三次谐波过零脉冲信号估算转速和位置的方法,实现了基于三次谐波反电势的BLDC电机无位置传感器控制。在Matlab/Simulink仿真环境中,采用电流滞环控制以及转速PI控制方式构建了BLDC电机的无传感器仿真平台。在速度和位置估算仿真模块中,用离散的速度和位置信号代替传统仿真中的连续信号。通过仿真结果分析,验证了三次谐波检测及所提出的速度和位置估算方法的可行性。     

BLDCM霍尔传感器故障诊断与容错控制

为了提高无刷直流电机（BLDCM）运行的可靠性,提出一种基于最小二乘法的霍尔传感器故障诊断及容错控制方法。利用最小二乘法拟合曲线作为一阶泰勒算法的评价模型,对电机的转子位置进行精确估算,从而实现对有故障霍尔传感器的诊断。采用正常霍尔位置传感器跳变沿对霍尔传感器故障下丢失的跳变沿时间进行重构,重新获得最小二乘法拟合曲线。该方法能实现霍尔传感器故障下的容错控制,从而有效抑制机械安装偏差对霍尔传感器故障下位置估算错误的产生。试验结果表明,提出的故障诊断方法能快速准确地识别故障霍尔传感器,且提出的容错控制方法能够有效改善故障时的系统性能。     

基于FPGA的无刷直流电动机容错控制系统

针对霍尔传感器出现故障导致电机转速不稳定的问题,依据霍尔传感器控制原理,设计了无刷直流电动机容错控制系统,并提出了基于等时计数法的故障检测机制与基于无位置传感器系统的容错控制方法。通过仿真与测试平台实验验证,基于可编程门阵列(FPGA)的容错控制系统能够显著降低霍尔传感器故障对电机转速的影响,电机能够在霍尔传感器故障时能够正常稳定运行。     

交流电机的无传感器控制技术专题特约主编寄语

正交流电机系统的控制与运行需要转速或者位置信息,传统获取转子位置信息的方法是采用电子式或机电式位置传感器直接测量,如光电编码器、霍尔效应器件、旋转变压器等。然而,这些传感器的应用给交流电机系统带来许多问题:高精度、高响应的速度和位置传感器的成本较高;一些传感器在安装时可能出现同心度问题,与实际转子位置出现偏差;传感器的使用增加了系统的控制接口和接线,降低了系统的可靠性;光电编码器、霍尔效     

高霍尔位置检测精度的圆筒型永磁同步直线电机设计

由于具有价格低、对机械扰动不敏感的优势，线性霍尔传感器被应用于圆筒型永磁同步直线电机动子位置检测。但线性霍尔传感器位置辨识精度会受到磁场谐波的影响而下降。为提升霍尔传感器的位置检测精度，该文在考虑机械加工误差的情况下，进行直线电机的可靠性与鲁棒性优化设计。首先，建立直线电机位置辨识精度与电机推力的解析模型，基于解析模型分析设计变量与设计指标之间的影响关系。然后，使用神经网络建立直线电机设计指标的响应曲面模型，通过不同推力系数下Pareto最优前沿得到优化设计的概率约束条件。最后，使用可靠性与鲁棒性优化设计的方法，在略微削减推力系数与磁通密度峰值的情况下，大幅降低磁场谐波含量，将电机霍尔位置的检测精度从357μm提升至109μm。     

开关霍尔安装相位偏差对PMSM性能影响实验研究

为了提高PMSM矢量控制系统的稳定性并减少硬件成本,采用具有高稳定性和低成本的双极性开关霍尔传感器代替控制系统中的高分辨率传感器,来实现对永磁同步电机的精确控制。文章首先介绍了霍尔传感器的工作原理,并结合永磁同步电机结构介绍双极性开关霍尔传感器在电机上的应用;然后针对霍尔传感器的安装相位偏差进行分析,给出相位偏差的校准方法;再利用构建霍尔位置观测器,实现对电机转子位置和转速的检测和估算;最后通过构建系统仿真和电机测试平台实验验证了所提出的霍尔安装相位偏差校准方法可行性和优越性。本文提出的方法可以降低电机转子位置估算误差至0.33%、速度的估算误差在0.5%以内,同时在带载情况下也可以保持估算稳定性;提高了永磁同步电机控制系统的鲁棒性和可靠性。     

双凸极电机非理想的霍尔位置信号对电机运行的影响

在双凸极电机的运行中,霍尔位置检测器的安装精度、转子齿盘的加工精度以及其自身的延时特性都会造成实际霍尔位置信号的非理想.非理想的霍尔位置信号不仅会增加霍尔位置调整的难度,影响电机的运行性能,甚至系统无法正常工作.文中对这一类实际问题进行了详细阐述,给出分析结论,从而提出几种解决方案.并基于12/8极混合励磁双凸极电机样机的试验,验证了所提方案的正确性和实用性.     

带正反转功能的通用型无刷直流电机控制器设计

永磁无刷直流电机由于效率高、寿命长等优点得到了广泛应用。永磁无刷直流电机的控制器通常包括霍尔编码电路、驱动电路和逆变电路三部分。霍尔编码电路可以采用单片机或通用控制芯片,针对不同的电机,编写不同编码程序,使电机控制器和永磁无刷直流电机相匹配;也可以采用结构简单的逻辑门电路实现编码功能,通常电机绕组和霍尔安放位置的不同,其编码电路也不同。通过改进逻辑门电路的结构,使得改进后的编码电路能适用于所有的永磁无刷直流电机,同时通过开关的开合实现了电机的正反转控制。     

基于TMS320F2812的新型无刷电机控制器设计

本文提出了一种基于TMS320F2812 DSP芯片的无刷电机控制器.系统中采用TMS320F2812 DSP作为控制核心.根据无刷电机位置传感器与控制要求设定电机的运行方式,可以实现电机行走位置与行走速度的精确控制.本文同时介绍了该系统的软件、硬件构成.实验结果证明:基于DSP的无刷电机控制器可行,可以提高电机运行的稳定性.该系统具有广泛的应用前景.     

电动车用无刷直流电机无位置传感器控制

针对传统无传感器控制策略计算量大、可靠性不高、30°软件延时等缺点,基于无刷直流电机反电势过零检测的原理,分析了三相端电压与中性点的关系,提出一种可完全替换3相霍尔位置传感器的硬件设计方案,实现电机的无传感器运行。同时在硬件电路中设计了相位自补偿电路,克服以往传统方法相位补偿不准确,电机无法稳定运行的问题。研制了以CY8C24533为控制芯片的样机平台,对改进的无位置传感器运行方案进行实验研究,实验结果表明,改进方案可准确检测电机转子位置信号,系统运行良好,适用于电动车用无刷直流电机的控制。     

一种采用霍尔传感器的永磁电机矢量控制

给出了一种基于低精度霍尔传感器检测转子位置与转速的永磁电机矢量控制策略。通过利用霍尔传感器进行速度计算与角度估算的理论分析,运用零阶算法实现了速度计算与角度估算,并使用一阶算法进行改进;使用电阻进行电流采样。实验结果证明,应用改进算法可以获得正弦度更好的电流波形和电机启动能力。     

无刷直流电机转子位置冗余检测方法研究

转子位置检测是影响无刷直流电机可靠性的关键因素之一。根据无刷电机转子位置传感器的冗余配置准则,提出一种基于霍尔元件和旋转变压器的非相似余度检测方案。详细分析了这两类传感器的输出与无刷电机的最佳换相逻辑关系,通过对传感器工作特点的讨论分别给出各传感器的故障判别准则,并基于传感器输出信息设计了"角度互检控+电平比对"的两级容错管理策略,最后通过可靠性建模与预测得到系统的可靠度达0.996 9,比由两组霍尔元件构成的相似余度可靠度高31.47%。实验结果证明了余度方案及其容错策略的有效性。     

霍尔传感器温度补偿方法研究

利用半导体霍尔效应制成的霍尔元件,当控制电流和环境温度一定时,霍尔电势与磁场的磁感应强度成正比,半导体自身的温度特性直接影响到霍尔传感器的使用效果,只有采取必要的温度补偿措施才能保证信号测量的精度,恒压供电输入端补偿方法不能控制电源内阻的影响,恒流源供电可以消除电源内阻影响,但处理过程中忽略了高次项仍然是影响精度的因素,采用输入端、输出端同步补偿的方式,进一步改善了传感器的温度特性,提高了霍尔传感器的环境适应能力。     

无刷直流电机霍尔信号细分反馈方法的研究

无刷直流电机霍尔传感器的主要作用是实现换向,其分辨率比较低。在闭环的位置和速度控制系统的设计中,为了使系统简单可靠和成本低,倾向于只用电机自身的霍尔传感器的信号进行位置和速度反馈,不需要另外安装别的检测元件如光电脉冲编码器等。在这种情况下,提高霍尔传感器输出的反馈信号的分辨率是很重要的。本文提出了一种数字化细分方法,基于该方法,反馈信号的分辨率可提高6倍。该方法已经成功地获得了实际应用。     

小型无刷直流电动机振动与噪声的研究

该文首先综述了无刷直流电动机的优点,比较了少槽小型无刷直流电动机的特点。给出了电动机相电势矢量图及绕组构成,分析了电动机径向不平衡电磁力产生的原因。然后对9槽无刷直流电动机电磁转矩进行了计算,比较了不同极数下电动机的转矩特性。利用磁场解析定量研究了具体电动机在矩形波驱动电流换相时的径向不平衡电磁力,比较了在产生相同电磁转矩情况下电机径向不平衡电磁力的相对大小关系,分析了对电动机振动及噪声的影响。最后利用超小型加速度传感器对样机径向振动进行了测试,在无音实验室对样机的噪声进行了测试。实验证明了计算分析结论的正确性,为小型无刷直流电动机的设计提供了参考。     

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