无位置传感器无刷直流电机启动控制方法研究

发布时间：2020-08-25 14:26

【摘要】：无刷直流电机运行状态稳定、动态性能良好,被广泛应用于多个行业领域中。位置传感器是无刷直流电机的重要组成部分,它被用来检测转子的位置,但它的存在使得电机体积增大、故障率升高,在一定程度上限制了无刷直流电机的应用。随着科技的发展和社会的进步,无位置传感器控制技术应运而生,与之相关的研究受到科研工作者越来越多的关注。目前,反电动势法是无位置传感器控制技术最常用的方法,但这种方法在电机启动过程中存在着转子位置检测困难等问题。为此,本文对无位置传感器启动控制方法展开研究。首先,本文对无刷直流电机组成结构进行研究,建立起电机的数学模型。在对比多种逆变桥电路结构后,选择全桥式星型连接结构,并以三相六状态两两导通的控制方式为例说明了无刷直流电机的工作原理,分析了电机稳态运行特性。其次,本文对传统的“三段式”启动方法进行研究,说明其存在的问题:转子预定位时反转、开环加速时失步、基于端电压的反电动势检测法需要构造虚拟中性点,检测精度不高。本文对存在以上问题的传统方法进行优化,提出了一种新的“三段式”启动法:在初始定位阶段,采用基于电感法的位置检测法,将转子定位精度控制在60°电角度,转子不反转;在外同步加速阶段,向定子绕组施加多组检测电压矢量和加速电压矢量,转子闭环加速运转,平稳不失步;在自同步运转阶段,采用基于线电压差值的反电动势过零点检测法,不需要构造虚拟中性点,并选择H_PWM-L_PWM的调制方法来避免续流电流的干扰。本文还在Matlab/Simulink平台搭建了电机控制系统的仿真模型,仿真结果证明启动控制方法有效可行。最后,本文设计了无刷直流电机控制系统,对所提出的启动控制方法进行实验验证。系统硬件方面选用DSP28335芯片作为主控制器,设计了电压转换电路、功率逆变电路、功率驱动电路和反电动势过零检测电路等模块;系统软件方面以CCS6.0为集成开发平台,编写了电机启动控制程序。实验结果表明,本文提出的“三段式”启动控制方法能够使电机顺利启动平稳运转。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM33
【图文】：

无刷直流电机,结构示意图

图 2-2 无刷直流电机结构示意图的转子上嵌有永磁体材料，N 极和 S 极交矫顽力、高剩磁感应密度的稀土材料[46]，子有以下几种常用的磁极结构：表贴式磁是指在铁心表面贴上瓦片形永磁体，要是大于 120°电角度，可以产生方波形气隙磁本较低，应用比较广泛。内嵌式磁极是将大的磁通，因为磁通是由并联的两个磁极磁材料，加工方便。电机系统中不可或缺的关键环节，电机能以准确地收集到位置信息，控制器也是据

无位置传感器无刷直流电机启动控制方法研究

图000、B+A落长5‘0In01o、

定位图,静止状态,转子,最大电流

在上述两个区域的重合部分，即图 3-8 c)中的 60°~120°阴影范围内。同理找到最大的两个电流值为 i2、i3时，转子的 N 极就在图 3-8 d)中的 60°~围内，转子定位判断情况如表 3-2 所示。因此，在对寄存器中存储的六值进行排序后，可以根据得到的两个最大电流值来判断转子的位置。a) i1为最大电流值 b) i2为最大电流值

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