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。     

无位置传感器无刷直流电机三闭环控制系统

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在传统的转速电流双闭环控制的基础上,增加了功率抑制闭环,构成三闭环控制系统,针对换相转矩脉动提出了分阶段控制策略,有效减小了电机换相转矩脉动和母线换相电流脉动。首先建立无位置传感器无刷直流电机模型,给出功率抑制闭环的控制方法以及数学公式。然后建立三闭环控制模型,通过仿真结果验证了理论分析的结论。最后通过实验验证此控制策略可以将样机转矩抑制在额定转矩附近波动,无明显换相转矩脉动产生。结果表明,与传统的控制方法相比,提出的方法抑制换相转矩脉动的效果更佳。     

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。     

一种基于平均转矩控制的无刷直流电机无位置传感器方法

无位置传感器技术和转矩脉动抑制一直是无刷直流电机研究的热点与难点。该文对非理想反电动势的无刷直流电机的无位置传感器方法进行了研究,提出了一种基于平均转矩控制的无刷直流电机无位置传感器运行方法。当无刷直流电机的反电动势为非理想梯形波接近于正弦波时,在平均转矩控制方式下,母线电流包络线在每个换相周期中呈现了先减小后增大的特征,包含了转子位置信息。该方法利用母线电流特征检测出转子位置,实现电机换相,可以同时抑制转矩脉动和实现电机的无位置传感器运行。此外,该方法不需要在平均转矩控制基础上增加器件,算法简单,实现容易,扩大了平均转矩控制的应用范围。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性与有效性。     

基于准Z源网络的永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法

针对方波驱动的无刷直流电机普遍存在的换相转矩脉动较大的问题,提出了一种基于准Z源网络抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动的方法。在三相桥臂前级增加准Z源网络,换相期间由准Z源网络调整直流母线电压,使电机关断相电流下降速率与开通相电流上升速率相等,从而有效抑制换相转矩脉动。分析了换相转矩脉动产生的原因,详细介绍了通过增加前级功率变换电路抑制换相转矩脉动的电路拓扑与控制算法。仿真及实验结果表明,该方法能够有效抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动,如采用合适的电路参数,仿真模型中转矩脉动可减少到平均转矩的4.6%以下,实际设计的系统实验可将转矩脉动抑制在平均转矩的12%以下。     

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。     

基于换相点换相的无刷直流电机无位置传感器控制

针对无刷直流电机(BLDCM)在高速状态下的换相不准确问题,根据电机反电动势与控制算法的换相点之间存在的特定关系,提出了一种新型的无传感器控制方法。该方法通过计算电机的换相点进行换相,规避了传统算法在相位延迟估算过程中的不确定性,并提高了无位置传感器控制算法的动态响应性能;引入查表的方法简化了所提BLDCM无传感器控制算法的实现过程。通过引入一种新型的电机反电动势检测电路,对无传感器控制算法的外部实现电路进行简化,进一步降低了所提控制算法的实现成本。试验结果表明,所提反电动势检测电路能有效检测电机相电压,所提BLDCM无位置传感器控制方法十分有效、实现简单,且在动态响应上具有很大优势。     

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。     

无刷直流电机控制技术综述

介绍了无刷直流电机的转子位置检测的实现方法，并提出了各种控制策略，分析了产生转矩脉动的各种原因及无位置传感器的无刷直流电机的多种起动办法。     

无位置传感器无刷直流电机的换相控制

阐述无位置传感器无刷直流电机的换相控制原理．对传统虚拟中性点法进行了分析,提出了在PWM关断阶段进行反电动势过零点检测的方案,并针对无刷直流电机在低速低电压应用上的不足,提出了改进电路。     

基于Buck变换器的无刷直流电机转矩控制仿真

无刷直流电动机（BLDCM）存在转矩脉动的突出缺点，提出了一种基于直流环节电压控制和模糊PID控制器的新型混合控制策略，以抑制无刷直流电机的转矩脉。电路拓扑包含功率因数校正降压转换器和逆变器。降压转换器通过控制直流电路电压来降低换向转矩脉动，使用模糊PID控制器和脉冲宽度调制（PWM）技术的逆变器在导通区域提供适当的电流。 Buck变换器降低了通过控制直流环节电压换向转矩脉动，逆变器使用模糊PID和PWM技术提供导通区域的电流。该方法能够消除传导区转矩脉动,削弱换相区转矩脉动，仿真结果表明，该策略具有功率因数校正功能，可有效抑制转矩脉动，提升电机运行的鲁棒性。     

换相期间无刷直流电机转矩脉动的抑制策略

无刷直流电机的转矩脉动是影响其性能的重要因素.针对换相期间的转矩脉动进行了分析,重点研究了非理想反电势、关断相和开通相相电流变化速率不等这两个因素引起的转矩脉动,为了抑制这两个因素引起的转矩脉动,提出了分段控制的策略.该策略集成了转矩直接控制和重叠换相法的优点,可以有效抑制由非理想反电势、关断相和开通相相电流变化速率不等引起的转矩脉动.通过仿真分析验证了该方法和其中两种方法单独应用时的差异,证明了分段控制策略在换相期间抑制转矩脉动的有效性.     

基于统一式的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制新策略

分析了无刷直流电动机(BLDCM)换相转矩脉动产生的本质,在BLDCM及逆变器数学模型的基础上推导出了不同PWM控制方式的换相转矩脉动统一式.在只有单级逆变器的调速方式下,基于直流母线电流控制,提出了一种全速度范围内抑制电动机换相转矩脉动的PWM控制方法,保证换相期间开通相和关断相电流上升率和下降率相等.该方法算法简单...     

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。     

一种基于电流反馈的分段式PWM控制无刷直流电机转矩波动抑制方法

无刷直流电机伺服系统具有广泛的应用场合,但转矩波动限制了其在高精度场合的应用。针对非理想反电动势引起的无刷直流电机转矩波动提出了一种基于电流反馈的分段式PWM控制方法。该方法通过线反电动势观测器获得产生目标转矩值的参考电流,以实现对电机转矩的直接控制。同时,针对电机高速与低速运行状态分别采用不同的PWM控制策略来有效消除换相转矩波动,系统具有低转矩波动和高转矩输出的特点。通过在Matlab/Simulink环境下建立系统仿真模型,对该控制方法的转矩直接控制能力进行检验,并对转矩波动进行了对比;搭建实验平台对具有非理想反电动势的无刷直流电机进行了驱动实验。仿真和实验结果表明,该文所提出的控制方法能有效减小转矩波动,提高无刷直流电机伺服系统输出转矩的稳定性和位置控制精确度。     

两相导通型凸极式永磁无刷直流电机DTC中换相区间转矩跌落抑制策略

两相导通空间矢量调制型直接转矩控制SVM-DTC(space vector modulation-direct torque control)可以有效抑制永磁无刷直流电机BLDCM(brushless DC motor)非换相期间转矩脉动及换相期间的转矩增长现象,但却不能抑制换相期间的转矩跌落现象。为此,对凸极式BLDCM SVM-DTC方法中换相区间转矩脉动进行了分析,提出一种抑制高速区换相区间转矩跌落新方法。根据转矩跌落的大小,调节关断相功率管的占空比,以达到抑制非换流相电流跌落和抑制转矩脉动的目的。实验结果验证了所提转矩跌落抑制控制策略的有效性。     

一种消除无刷直流电动机换相转矩脉动的PWM调制策略

无刷直流电动机由于本体设计和特有的控制策略存在较严重的转矩脉动问题。为了解决这一问题,提出一种简单的消除换相转矩脉动的换相区PWM调制策略。在换相时,通过三相配合调制,将换相过程中的每个PWM周期分成包含5个中心对称区间的3个功能区。通过计算给三相中的每一相分配不同的调制占空比,使关断相电流的下降速度和导通相电流的上升速度在每个PWM周期内保持相等。所提方法不仅可以消除转矩脉动,还可以通过不同的功能区比例组合来调节换相持续时间。给出所提方法的推导过程,并通过实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

直接面向转矩脉动的转矩补偿方法

无刷直流电动机的转矩脉动影响其使用,特别在低速时直接影响系统精度。该文介绍了无刷直流电机控制系统中的5种PWM调制方式,详细分析了HPWM-LON型调制方式对电机换相转矩脉动的影响；提出了一种直接面向转矩脉动的补偿方法,并用PSpice仿真验证了方法的正确性和可行性。研究具有实用价值。     

非理想梯形波反电势的永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法

为了提高磁悬浮控制力矩陀螺(magnetically suspended control moment gyro, MSCMG)框架伺服的精度与稳定度,针对永磁无刷直流力矩电机(permanent magnet brushless DC motor, PMBLDCM)非理想梯形波造成的换相转矩脉动,分析指出了换相反电势不平衡是造成转矩脉动产生的又一原因,且是影响低速力矩电机换相转矩脉动的主要因素。在单一直流母线电流反馈的基础上,提出了一种换相转矩自平衡控制方法,其中包括换相转矩平衡点观测器和角加速度的快速最优估计算法,有效的抑制了换相转矩脉动,提高了低速时的速率伺服精度与稳定度。