一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差检测和校正方法

针对无位置传感器无刷直流电机运行时存在换相误差的问题,分析了换相误差角度和线电压差积分值的数学关系,考虑了续流过程对线电压差积分值的影响,在此基础上提出一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差校正方法。与传统换相补偿方法相比,该方法不需要重新构造电机的虚拟中性点,积分边界容易确定,补偿算法简单。实验结果表明了理论的正确性及所提出的补偿方法的有效性。     

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。     

无位置传感器永磁无刷直流电机的起动控制研究

针对无位置传感器无刷直流电机存在的起动问题,根据无刷直流电机的起动换相时刻与直流母线电压直接相关的特点,提出一种插值起动方法。该方法首先通过改变母线电压值,采集相应的起动换相时刻数据样本。在离线情况下,以母线电压为输入,换相时刻作为输出,拟合出两者之间的3次样条插值函数。开环起动时,该方法能够准确计算出任意母线电压下电机的起动换相时刻;闭环起动时,随着PI调节器控制的母线电压有效值的变化,系统通过插值函数在线修正换相时刻,从而保证电机准确换相。起动完毕后,由软件将系统切换到反电势运行状态。仿真和实验表明,提出的插值起动方法,广泛适用于无位置传感器无刷直流电机的开环、闭环以及相应情况下的带负载起动。     

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.     

无刷直流电机无位置传感器检测电路分析

针对高速无刷直流电机无位置传感器控制,分析了影响电机转子位置检测的原因,以及不同滤波电路给电机带来的角度误差问题,提出了一种无刷直流电机无位置传感器转子位置检测策略。该控制策略以全转速范围内不切换换相表为前提,即可以滤除干扰又可以对滤波带来的滞后进行补偿,实现无刷直流电机高精度换相。实验表明,该滤波策略在全转速范围内能有效地补偿电机换相误差,减小电流波动,提高电机性能。     

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。     

线电压差法无位置传感器BLDCM续流影响的研究

线电压差法无位置传感器无刷直流电机续流过程会导致采样的线电压差通过滤波后发生畸变,使换相信号超前。针对这一问题,从换相期间的续流过程入手,通过分解线电压差信号,分析超前换相的产生机理,并提出了一种无位置传感器无刷直流电机续流影响的补偿策略。仿真与实验结果表明,使用补偿策略的无位置传感器无刷直流电机采样的线电压差信号消除了畸变,实现了无刷直流电机工作在最佳换相时刻换相。     

具备母线升压的无刷直流电机方波调速控制方法

无刷直流电机在传统的方波调速中至少需要对三个开关管进行高频PWM控制。随着闭环参考转速的提升,开关频率升高,相应的开关管损耗将增加。此外,转速闭环控制与电机的控制策略是耦合的。为解决该问题,本文将升压DC-DC变换器与无刷直流电机三相全桥功率变换器级联,研究了母线电压定电压转速闭环和变电压转速闭环这两种控制策略。通过对比可以发现母线电压变电压转速闭环控制方式可以在不改变无刷直流电机基本控制算法的前提下实现调速控制和换相控制的解耦,因此更适合于电机高速运行时的转速闭环控制。为验证所提方法的可行性,基于一台60 W的无刷直流电机系统实验平台对两种控制策略下的转速突变控制特性进行了实验研究。     

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。     

基于线电压差值对称的无刷直流电机换相信号相位补偿

无刷直流电机控制系统实现最佳换相可以使无刷直流电机发挥出最佳的性能.文章以无刷直流电机工作在三相星型六个状态模式为基础,详细分析了最佳换相、超前换相和滞后换相情况下线电压差值与霍尔换相信号相位之间的关系,据此提出一种补偿换相信号偏差的新型闭环控制方法.该补偿方法以两相线电压差作为信号量,前后两次换相时刻采集的非对称信号量偏差值作为反馈量,通过PI调节器达到补偿霍尔换相信号相位偏差的目的.仿真和实验证明该方法能够实时、有效地补偿换相信号的相位偏差.     

基于无模型预测控制的无刷直流电机换相转矩波动抑制策略

无刷直流电机工作时产生的换相转矩波动严重影响着其在高精度伺服系统中的应用。本文将无模型控制中的泛模型思想与预测控制相结合,提出一种无模型预测控制方法来抑制无刷直流电机换相时的转矩波动。通过推导无刷直流电机控制系统的泛模型的表达式,将泛模型作为预测模型,通过价值函数选择最优的开关状态,保持非换相相电流值恒定。实验结果证明,该方法能有效抑制电机在额定转速以下的高、低速情况下的换相转矩波动,控制过程中不需要精确的电机参数,算法简单,易于实现。     

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。     

提高无刷直流电机转矩电流比的提前换相角研究

介绍了一种计算提前换相角以提高无刷直流电机转矩电流比的方法。无刷直流电机由电角度120°的方波电流所驱动,每转动60°电角度时,电机相电流必须换相一次。由于无刷直流电机绕组中的电感作用,相电流换相时会引起相位滞后且偏离理想方波电流,这些非理想特性会减少电机的转矩电流比,改进换相的时间即通过计算提前换相角对电机进行提前换相可以提高转矩电流比。实验中对额定功率20W,额定转速20000r/min的无刷直流电机进行了仿真,结果证明了所提计算方法的有效性。     

无刷直流电机换相力矩波动抑制

针对无刷直流电机换相时产生力矩波动的问题,在分析了各种电流采样方式和目前广泛应用PWM控制器的转矩脉动抑制方案基础上,提出了一种新型的电流采样拓扑结构,采用单电流传感器实现了力矩电流的检测,以此建立了通过力矩电流闭环来调节直流母线电压的无刷直流电机控制系统模型,并分别给出了电机在低转速及高转速下的数学仿真分析和实验论证。仿真和实验结果表明:力矩电流采样拓扑结构实现了对产生力矩的电流的准确采集;通过在电机高速和低速运行时动态改变母线电压,保持了关断相电流和开通相电流变化速率的平衡,消除了换相所引起的力矩波动。     

基于线反电动势的无刷直流电机无位置传感器控制

提出了基于线反电动势的转子位置检测策略,以实现无刷直流电机的无位置传感器控制。通过分析无刷直流电机线反电动势与换相时刻对应关系,得出线反电动势过零时刻即为换相时刻的结论。然后,检测两路线电压和相电流并计算得到线反电动势,进而重新安排换相条件来给出六个换相时刻。在此基础上通过分析线反电动势的计算值与换相时刻的对应关系,采用相移补偿策略来补偿由于滤波引起的误差。相比于相反电动势法,系统减少了一路信号检测电路,不需要移相。仿真和实验结果显示该策略能够准确地给出换相时刻,避免了传统反电动势法在移相过程中带来的误差。     

一种基于辅助升压前端的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法研究

无刷直流电机在换相过程中存在转矩脉动,严重制约了其在高性能领域的应用。该文提出一种基于辅助升压前端的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法,升压前端主要由反激变压器、电容和转换电路组成。在电机非换相期间,电源通过变压器将电容充电至期望电压值。电机换相开始时,转换电路将充电电容串联入直流母线提高母线电压,通过斩波调制逆变器使电机输入电压与反电动势满足4倍幅值的关系,从而抑制换相转矩脉动。在每个开关周期,变压器将存储的能量回馈至电源,提高了能量的利用率。除此之外,该方法还可以减少换相时间。最后,通过实验验证了所提方法的正确性与有效性。     

永磁无刷直流电动机反电势观测器比较与改进

具有非理想梯形波反电势的永磁无刷直流电机在直接转矩控制时必须实时计算反电势值以便估算转矩,计算可以由状态观测器完成。该电机采用六拍换相控制方式,在换相时观测器计算的反电势值与实际值差别较大,导致转矩估算不准。将四种状态观测器通过适当设计用于反电势计算并进行比较,指出反电势计算出现误差是因为观测器的反馈输入中只有电流观测误差的比例项。提出用比例积分观测器来消除这种误差,并利用通用结构观测器对比例积分观测器加以改进,使其适用于电机参数测量不准确的场合。以实际电机系统为观测对象,应用MATLAB编制相应的观测算法,计算结果表明,对反电势计算误差形成机理的分析正确,比例积分观测器及其改进型可以有效消除这种误差。     

基于Buck变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制

无刷直流电机在换相区和传导区均会存在转矩波动大、输出转速稳定性差的问题,严重影响了其工程应用效果。通过对电机转矩脉动的理论分析和Buck变换器的工作原理分析,提出一种基于Buck变换器的无刷直流电机四闭环控制方法。该方法在三相桥前级增加Buck变换器的基础上,对电机转速、相电流、Buck变换器输出电压和电感电流进行闭环控制。该方法能够消除传导区转矩脉动,削弱换相区转矩脉动。在Matlab/Simulink仿真环境中建立基于Buck变换器的无刷直流电机闭环控制系统模型,并分别对无Buck变换器控制方法和基于Buck变换器的四闭环控制方法进行仿真。结果表明,基于Buck变换器的四闭环控制方法能完全消除无刷直流电机传导区转矩脉动,换相区转矩脉动减小75%。     

反电动势过零检测无刷直流电机转子位置新方法

在对传统的反电动势过零检测原理分析的基础上,提出了一种利用线电压来实时计算反电动势的无刷直流电机(BLDCM)转子位置辨识方法。该方法抛弃了传统的反电动势过零硬件检测方法,通过检测无刷直流电机任意两路线电压,经软件实时计算,就可以得到未导通相的反电动势过零值,再延迟30°电角度即可得到对应的换相点。对电机中点与直流母线电压中点的电位关系进行了具体推导,分析了在全桥PWM调制方式下断开相在非换相区间无电流续流的现象,从而证明全桥PWM调制方法适用于本文提出的转子位置辨识方法。该方法结构简单,不需要构造电机中点、不需要反电动势过零硬件检测和深度滤波电路。仿真和实验结果表明,本文提出的方法辨识转子位置精度较高,可以在较宽的转速范围内实现BLDCM的无位置传感器控制。     

线电压确定无刷直流电动机转子位置新方法

针对无位置传感器无刷直流电动机控制问题,提出一种基于线电压的转子位置检测新方法。依据绕组电压方程,给出了电机反电动势计算方法。通过采样电机线电压,得出反电动势计算值,确定电机换相时刻。为解决反电动势计算值中窄脉冲引起过零点误判的问题,依据反电动势变化率在换相时刻远大于非换相时刻的原理,采用反电动势变化率检测法判断过零点时刻。仿真和实验结果显示该方法能够准确提供转子位置信息,在负载转矩恒定和突变情况下无换相错误等异常情况,表明该方法具有良好的适应性和可靠性。