高速无刷直流电机无位置传感器控制反电势相位补偿的研究

无位置传感器的无刷直流电机(BLDCM)具有结构简单、调速性能好、效率高等特点,成为了水平井牵引器的最佳选择。在实际工况中,由于牵引器所采用的BLDCM转速较高,其反电势过零点会产生一定的相移角度,从而导致电机的换相点偏离最佳换相点。针对这一问题对反电势的相位补偿进行研究,提出了反电势过零点后一种动态相位补偿的方法实现电机的最佳换相,确保电机的平稳运转。试验结果证明此方法能够实现电机的"最佳换相逻辑",使电机运转平稳,增加了调速范围。     

基于线电压差积分的无刷直流电机无位置传感器控制方法

针对无刷直流电机换相误差在转速变化时难以准确测量的问题,分析了电机线电压差积分和电机转角之间的关系,证明了电机准确换相点处的线电压差积分值在不同工况下均为定值,基于此提出了无刷直流电机无位置传感器精确换相控制方法。此外,为减小滤波后的波形畸变,保证积分值的准确性,设计了具有群时延特性的有限冲击响应（FIR）数字滤波器。仿真和实验结果表明,线电压差积分大小能准确反映电机的换相误差情况,所提方法使电机在转速变换时也具有良好的换相精度。     

基于正交坐标变换的永磁无刷直流电机转速估计方法

为了实现方波永磁无刷直流电机无传感器技术中转速的实时估计,提出一种新颖的基于正交坐标变换的转速估计方法。在分析三相梯形反电势坐标变换原理的基础上,利用正交坐标变换重构出两实时保持正交关系的基波,并对其进行相应的解算,从而得到电机的转速信息。传统转速估计方法要以假设在相邻两次换相期间转速不变为前提,而该方法不基于这条假设,不受换相时刻的限制。最后,以一台表贴式方波永磁无刷直流电机为研究对象,进行了相应的实验,结果证明了该转速估计方案的正确性和可行性。     

基于无位置传感器的无刷直流电机换相续流研究

无刷直流电机(brushless DC motor,简称BLDCM)换相时刻关断相电流续流会引起电机端电压波形畸变。当采用无位置传感器反电动势过零检测法时,端电压波形畸变会使位置检测信号相位超前,偏离最佳换相时刻,电机负载转矩和转速较大时增加了转矩脉动,甚至会造成换相失败,限制了反电动势检测法的无刷直流电机功率应用范围。因此,针对电流续流引起的位置信号相位超前的机理加以分析,推导出了超前角度与负载转矩和转速的关系,并给出了位置检测信号相位超前的补偿算法,并对电机在不同负载转矩和转速下位置信号进行相位补偿,拓宽了无位置无刷直流电机的运行范围。仿真和实验结果表明,在不同负载转矩和转速下经过补偿后的位置信号与最佳换相信号一致,电机负载转矩和转速较大情况下运行平稳。     

无刷直流电动机转速检测研究

无刷直流电动机的转速检测是其控制上的重要问题.无刷直流电动机运行中出现的换相转矩脉动是造成对短时大扰动负载,短时过载以及短时恶劣运行环境适应能力差的主要原因,也是造成转速不平稳的根本原因.提出了相应的换相控制方法和转速检测方法,并通过实验验证了其可行性.其方法对电机可靠性及平稳性运行有一定指导意义.     

MSCMG无刷直流电机改进的I/f无位置起动方法

针对磁悬浮控制力矩陀螺无刷直流电机电阻、电感值极小的特点和已有的无位置传感器I/f起动算法加速阶段换相精度不高且算法复杂的问题,通过分析电磁转矩和换相时刻的关系,提出了一种改进的I/f起动方法。该方法在电磁转矩恒定的情况下,结合电机模型,精确计算出电机换相的具体时刻。为保证电磁转矩恒定,确保换相时刻的准确性,采用神经网络法估计反电势系数,并设计了基于三相绕组不对称补偿的改进的电流环。仿真和实验结果表明:所提I/f起动方法换相精度较高,能实现电机可靠快速起动。     

一种改进的无刷直流电机无位置传感器启动控制策略

针对拧紧扳手用无刷直流电机(BLDCM)无位置传感器驱动系统,研究一种改进的三段式启动控制策略.在转子预定位阶段,将电压矢量的预定位精度设置在60°范围内,同时确保通入绕组的电压脉冲占空比较低,避免电机反转.在电机加速阶段,通过分析BLDC的加速原理,结合六组加速脉冲电压矢量与六组检测脉冲电压矢量,完成稳定的闭环启动.在自同步运转阶段,当电机达到反电势可检测状态后,利用线电压差值进行反电势过零点检测,实现高精度换相.通过实验对所提出方法进行验证,结果表明改进后的三段式无位置传感器启动控制方法有较高的稳定性和转速估计精度.     

基于速度变化率的无位置传感器无刷直流电机风力发电系统换相误差补偿策略

针对无位置传感器无刷直流电机风力发电系统变速运行时存在换相误差的问题,通过对无刷直流发电机反电动势波形的分析,推导出转速变化时换相误差角度与反电动势过零时间间隔的数学关系,并及时调整过零点延时角度,对相应的误差进行补偿.与传统换相误差补偿方法相比,此方法具有能够实时补偿和校正,方法简单,容易实现等优点.经实验验证,该方法可以准确地检测换相误差角度,并能有效地补偿无刷直流电机的换相误差,提高电机换相的精度,具有广泛的适用性和应用价值.     

粒子群算法优化扩展卡尔曼滤波器电机转速估计

转速估计的精度直接影响无速度传感器矢量控制的效果,针对感应电机扩展卡尔曼滤波器(EKF)转速估计中难以取得系统噪声矩阵和测量噪声矩阵最优值的问题,提出了一种基于改进粒子群算法优化的EKF转速估计方法.该方法利用改进的粒子群算法对EKF中的系统噪声矩阵和测量噪声矩阵进行优化处理,将优化后的EKF应用于感应电机转速估计.仿真试验表明,与试探法、标准粒子群算法及遗传算法比较,该方法能有效提高转速估计的精度,从而提高无速度传感器矢量控制系统的性能.     

抑制BLDCM换相转矩脉动的超前换相控制策略

为了抑制无刷直流电机的换相转矩脉动,该论文从引起换相转矩脉动的主要原因——电流滞后入手,提出了一种新颖的超前换相的电机控制策略。该策略是通过让电机提前一段时间进入换相状态并且在换相过程对三相电压同时进行PWM调制来实现的。根据所提出的换相策略详细分析了换相过程中的不同阶段的电流流向,理论上推导了电机提前换相时间的解析式。通过实验给出了在不同转速和负载下运用所提方法进行换相的电流波形,将其与传统的换相方法比较,分析两者电流在换相期间的波动值。实验结果表明传统换相方法的电流波动值远远高于该论文提出的方法的电流波动值,验证了这种方法在抑制换相转矩脉动上的有效性。     

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。     

一种改进的模型参考自适应多相感应电机转速估计方法

转速估计是无速度传感器矢量控制系统的关键,其精度将直接影响矢量控制系统的控制性能。将基于电机反电动势的模型参考自适应系统MRAS（model reference adaptive system）方法用于多相感应电机转速估计,对该方法进行了理论推导和稳定性分析。针对输入信号的噪声导致的估算精度降低问题,引入低通滤波器滤除噪声信号,并从理论上分析了其对稳定性的影响。在此基础上设计了变PI参数、变滤波截止频率的MRAS转速估计方法,仿真和实验结果表明优化的转速估计方法具有较好的估计精度和静、动态性能。     

无速度传感器感应电机控制的新方法

目前针对无转速传感器感应电机的控制已经提出了多种控制算法,这些方法主要是用来估计磁链和转速来进行电机的控制.提出了一种新的控制方法,这种方法是估计电流的,而非估计磁链和转速,其中通过控制定子电压使电机的数学模型中的定子电流和实际电机的定子电流相等,通过仿真证实了所提出方法的可行性.     

超高速BLDC高频脉幅调制控制

针对超高速无刷直流电机(BLDC)在高速状态下换相控制精度问题,此处采用新的换相延时方法来优化传统基于反电动势过零点检测的位置估计算法,从而提高位置检测精度,使超高速电机具有更好的动态响应效果,并提出了一种基于改进滑模控制的脉幅调制(PAM)控制系统,对速度控制器进行重新设计。系统整体采用PAM系统实现控制器的高频输出,使BLDC转速平稳,转矩脉动减少。搭建了实验装置,实验结果验证了整个系统的性能。     

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。     

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。     

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。     

无刷直流电动机容错控制中性能波动的抑制研究

容错控制能够克服霍尔位置传感器的故障,使无刷直流电动机继续运行。然而,在故障检测过程中,电机会产生较大的异常电流和明显的转速波动,这源自于故障信号所引入的故障角。此外霍尔传感器的安装误差也会引起三相不对称电流,造成低频转矩脉动。针对霍尔传感器的安装误差和较小的故障角,提出了转子角度的估计与平均的方法,将误差角和故障角对换相点的影响减小为1/3或1/2。对于较大的故障角,根据故障检测结果的变化情况来消除故障角,并利用历史数据进行角度估计,从而保证故障检测过程中电流的合理换相。实验结果表明,所提出的方法能够有效地减小安装误差引起的电流不对称,并且明显地抑制了电机在故障发生后的电流和转速波动。     

基于UKF的永磁同步电机无位置传感器控制研究

提出了一种基于Unscented Kalman非线性滤波（UKF）的永磁同步电机无位置传感器控制方法。利用易于检测的电机端电压和端电流,采用UKF算法实时地估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统转速反馈信号和矢量变换角度。永磁同步电机无位置传感器转速控制仿真结果表明．本文提出的估计算法既具有较高的估计精度又具有相对少的计算量,可以满足永磁同步电机伺服系统无位置传感器控制需要。     

永磁同步电机无速度传感器调速系统设计

介绍了一种永磁同步电机无速度传感器调速系统的方案及硬件组成。系统采用α-β坐标系，对非线性电机方程进行线性化，用扩展Kalman滤波原理，对永磁电机的转角θ和转速ω进行实时在线最优估计，不断修正估计转速面，使其始终与实际转速保持一致，并对电机d—q轴电流进行实时控制。仿真与实验结果证明，该方法在电机模型不准确和参数时变情况下，实现电机平稳调速。