An approach to position sensorless drive for brushless DC motors

The authors describe a brushless DC motor without a position sensor. Variable speed is achieved by adjusting the average motor voltage, just like chopper control of DC motors. The position sensorless drive proposed is based on detection of the conducting interval of free-wheeling diodes connected in antiparallel with power transistors. This approach makes it possible to detect the rotor position over a wide speed range, especially at a lower speed. Experimental results obtained from a prototype brushless DC motor of 300 W rating are shown to confirm the validity of the sensorless drive from 45 to 2300 r/min. A starting procedure of the motor is also discussed because it is impossible to detect the rotor position at standstill     

基于线电压差转子位置检测法的无刷电动机控制器的设计

线电压差法是PWM-ON-PWM调制方式控制下的无刷电机转子位置检测的一种新方法,本文采用PWM-ON-PWM调制方式设计了无刷电机的DSP无传感器控制系统,证明了线电压差法位置检测技术在宽速度范围内,特别是低速时能准确地检测到转子的位置并且减小转矩脉动.     

无刷直流电机无位置传感器起动控制策略

基于定子铁心饱和原理,提出了一种无位置传感器控制下无刷直流电机转子初始位置复合定位方法,该方法先利用两两导通和三三导通共十二个电压矢量进行转子初始位置30°区间检测,再施加特定的电压矢量对转子进行精确定位,从而得到准确的转子初始位置.然后再利用升压升频软件实现方法起动电机,并在适时切换到无刷直流电机无位置传感器控制正常运行方式.实验结果证实了所提出的理论的正确性.     

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。     

一种无传感器无刷直流电动机的控制方法

介绍了一种新的无位置传感器无刷直流电动机的转子位置检测方法-速度无关位置函数法。利用DSP的强大运算功能,通过分析永磁无刷直流电动机的相电压与相电流给出转子速度无关位置函数。该方法能在转子转速接近为零到高速时较好地确定转子的位置,可靠准确地换相,从而简化了硬件电路,提高了转子的位置估计精度。实验表明,该方法具有良好的调速性能。     

不同PWM控制策略无刷直流电机转子位置统一检测方法

无位置传感器无刷直流电机不同的PWM调制策略,需要采用不同的方法检测转子位置,这给实际生产带来了很大不便.针对这一问题,本文提出一种通过检测无刷直流电机线电压差的过零点来检测转子位置信号的统一方法.理论分析和实验结果证明,该方法不受PWM调制技术的影响,在很宽的速度范围内都能准确地检测到转子位置信号.     

无刷直流电机无位置传感器转子位置自检测复合方法

基于对定子铁心饱和法和滑动模态观测器法转子位置自检测原理和特性的讨论,提出了一种能在全速范围内(包含零速在内)实现转子位置准确检测和控制的复合方法.零速时采用定子铁心饱和法判断转子初始位置并起动,低高速时设计了一种新的准滑动模态观测器控制算法,它将反电动势估算值反馈到定子电流的观测计算中,相比传统的滑模观测器算法,它可以通过选择合适的反馈值提高转子位置角的估算精度和系统的稳定性,并且切换函数采用饱和函数代替开关函数,可以通过选择合理的边界层厚度有效地削弱抖振.以一台表面式无刷直流电机为对象进行实验,实验结果表明该转子位置自检测复合方法能够在全速范围内有效地估算转子位置信息,是实现无刷直流电机无位置传感器运行的一种实用方法.     

基于电压脉冲注入的对转无刷直流电机转子初始相对位置确定方法

针对无位置传感器控制的无刷直流电机起动时需要确定转子初始位置的问题,结合对转无刷直流电机磁系统转子凸极性的特点,提出一种高精度的转子初始相对位置确定方法,该方法通过向电机电枢绕组注入开关电压矢量,利用相邻三个电压矢量产生的电流响应估计出一个确定的转子位置角.仿真结果验证了该方法的有效性.     

A New Starting Method of BLDC Motors Without Position Sensor

This paper presents a novel method to detect the rotor position of the brushless dc (BLDC) motor of a hard disk drive (HDD) at a standstill and a startup method to accelerate the rotor up to a certain speed where the conventional position sensorless control methods based on the back electromotive force could work reasonably. The proposed initial rotor-position-estimation method is suitable to avoid the temporary reverse rotation or the starting failure of the HDD. The principle of the estimation is based on the variation of the current response caused by the magnetic saturation of the stator core of the BLDC motor when the current flows along the magnetic axis. This method can be implemented using only one current sensor at the dc link of the inverter, which is a prerequisite for the HDD drive. It does not depend on the model of the motor, and it is robust to motor parameter variations. Using the proposed method, it is demonstrated experimentally that a stable start-up can be achieved even with a severe mechanical disturbance     

一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法

设计适应油井高温环境的无刷直流电动机驱动系统是一项重要的研究课题.本文介绍了一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法.设计了通过定子绕组的三相端电压提取反电势的基波信号的新型电路,研究了一种与电机转速无关的固定相位滞后的开关电容低通滤波器,在电机转速变化的情况下,相位滞后90°电角度不变,得到无需相位补偿的转子位置信号,实现了无位置传感器无刷直流电机驱动系统的全硬件设计并成功地应用于油田测井高温、高速无刷直流电机系统,实验证明该方法是简单可行的.     

一种新的无位置BLDCM位置检测方法

无位置无刷直流电机控制的核心是准确获得转子位置信息,目前的方法有位置检测电路法和反电动势滤波方法,本文针对反电动势滤波方法的高速区间进行研究,提出了变采样频率的滤波方法,解决了固定频率采样下的过零点偏差问题,而且提出了消除虚假过零点的控制规则,可以得到更准确的反电动势过零点。该方法在TMS320LF2407A的控制平台上进行验证,实验结果证明了该方法的有效性,电机的启动过程稳定可靠。     

高速无位置传感器无刷直流电动机控制系统

高速无刷直流电动机超过10 000 r/min,换相时间极短,对无位置传感器的控制系统的设计和实现提出了更高的要求。针对无位置传感器的高速无刷直流电动机控制进行研究,采用一种基于反电动势过零点检测换相技术的改进方法。在程序控制方面采用多中断嵌套、滤波算法来提高电机反电动势过零点检测的精度和抗干扰性能;在硬件设计方面将电机三相合成电压分压值与母线分压值进行比较来检测过零点。该设计电路简单,成本低,动态性能好。实验结果表明,该方案有效可行,能够保证电机在较高的额定转速下稳定运行。     

无刷直流电机无位置传感器控制技术

设计了一种无位置传感器无刷直流电机的控制系统。该系统基于智能功率模块(IPM)和数字信号处理器(DSP),采用反电势法实现了燃料电池轿车空调的无刷直流电机控制。整个系统集成度高,控制灵活,稳定性好。试验结果表明,该系统运行性能良好。     

Lower speed range drive for sensorless vector controlled induction machines with stator voltage offset compensation method

The vector control method is widely used for induction machine drives. Recently, sensorless vector control for induction machines has been investigated and proposed. The speed range for the drives is limited to about 1:100 in industry. The main reason for this limitation is the inaccuracy of stator voltage measurement. The lower the rotor speed is, the lower the stator voltage. Therefore, it is difficult to detect the stator voltage accurately in the lower speed region, and difficult to control motor speed and motor torque precisely. This paper presents a method of improving the lower speed performance of sensorless vector controlled induction machine drives using offset compensation of stator voltage. The offset is compensated by using the fluctuation of the estimated rotor flux. The validity of the proposed method is verified by experimentation. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 133(1): 79–86, 2000     

基于端电压对称的无位置传感器无刷直流电机位置信号相位校正

详细分析了H_PWM-L_PWM调制方式下端电压偏差与位置信号相位误差的关系,得到端电压偏差能够准确反应位置信号相位误差的结论,并在此基础上提出了一种新型的闭环控制方法.该控制方法以端电压偏差为反馈量,通过PI调节器实时调整过零点延时角度,从而达到校正位置信号相位的目的.实验验证了该方法能够实时、有效地校正位置信号相位,改善电机运行性能.     

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EKF的电动车用无刷直流电机无传感器运行

针对电动车用无刷直流电动机使用普通的位置传感器所产生的缺陷,给出了一种利用扩展卡尔曼滤波器估计无刷直流电机转子位置方法,实现了电动车用无刷直流电机的无传感器运行。构建了以CY8C24533芯片为核心的样机平台,对无位置传感器运行方案进行实验研究。实验结果表明,扩展卡尔曼滤波算法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。     

无刷直流电机驱动控制的3次谐波检测法

介绍一种具有较宽调速范围的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测新方法－反电势3次谐波检测法，从理论上推导了如何从电机中获取反电势3次谐波信号，并将3次谐波信号转化成转子磁通位置信号，实验结果证明了此方法的正确性。     

无刷直流电动机的数字信号处理器控制

基于定子三次谐波法检测转子位置的方法,采用TMS320LF2407数字信号处理器(DSP)构成了一高性能的无刷直流电动机双闭环无位置传感器的调速系统。提出了采用粒子群算法对电流和转速调节器的PID参数进行整定,设计出了速度和电流调节器的最佳参数。     

低速下无刷直流电机三相电压矢量位置检测方法

提出一种适用于无刷直流电机低速运行时的无位置传感器控制方法,该方法依据相间反电动势差值进行转子位置检测,通过施加两个相位相差120°的三相电压矢量,分别采样矢量作用结束时刻的直流侧响应电流并比较其大小关系判断转子位置。同时分析了磁路饱和效应和电压矢量作用时间对位置检测精度的影响。与传统电感法相比,该方法检测矢量少,缩短了检测时间;与长短脉冲位置检测方法相比,在相同条件下响应电流差值大,更易于检测,提高了换相准确性。实验结果验证了所提方法的有效性。