無位置傳感器直流無刷電機(jī)控制關(guān)鍵技術(shù)研究

1、無位置傳感器直流無刷電機(jī)控制關(guān)鍵技術(shù)研究 摘要：本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目需求介紹了無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制方法。首先介紹了無刷直流電機(jī)的組成及工作原理，其次介紹了轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)及換相方法，最后介紹了電機(jī)啟動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明該控制系統(tǒng)具有啟動(dòng)速度快、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、位置檢測(cè)精確性高等優(yōu)點(diǎn)，起到了很好的控制效果，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：無位置傳感器 無刷直流電機(jī) 反電動(dòng)勢(shì) 過零比較 三段式啟動(dòng) 中圖分類號(hào)：tm33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1007-9416（2013）06-0017-03 傳統(tǒng)直流電機(jī)具有控制簡(jiǎn)單、調(diào)速范圍廣及運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是由于機(jī)械電刷及換向器的存在帶來了

2、火花、噪聲、電磁干擾等弱點(diǎn)導(dǎo)致直流有刷電機(jī)運(yùn)行可靠性差、維護(hù)麻煩從而限制了其應(yīng)用范圍。直流無刷電機(jī)（bldcm）是在有刷直流電機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，取消了傳統(tǒng)有刷電機(jī)利用電刷和機(jī)械換向器，利用電子開關(guān)逆變線路通過檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行換向，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、控制方便等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。 1 直流無刷電機(jī)的組成 2 直流無刷電機(jī)的工作原理 3 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè) 4 電機(jī)的啟動(dòng)控制 無位置傳感器無刷直流電機(jī)的啟動(dòng)是電機(jī)控制的難點(diǎn)，在電機(jī)空間氣隙磁場(chǎng)確定的情況下，無刷直流電機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的感應(yīng)反電動(dòng)式幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比。由于電機(jī)在靜止及轉(zhuǎn)速較低情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值為零或幅值較低，不足以被位

3、置檢測(cè)電路捕獲到反電動(dòng)式過零點(diǎn)，無法進(jìn)行自動(dòng)換向操作。為了保證無刷直流電機(jī)的正常啟動(dòng)需要在啟動(dòng)過程中采取相應(yīng)措施，目前無刷直流電機(jī)最常用的啟動(dòng)方法為“三段式”啟動(dòng)，如圖8所示。 由于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置預(yù)定位后轉(zhuǎn)子相對(duì)定子繞組仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，在電機(jī)繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。為了使電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，需要按一定順序給各相繞組施加一個(gè)切換頻率由低到高、繞組內(nèi)流通電流強(qiáng)度不斷增強(qiáng)的他控同步加速信號(hào)。在機(jī)殼內(nèi)部氣隙間產(chǎn)生交變的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在該磁場(chǎng)牽引下帶動(dòng)轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速不斷升高在繞組中感應(yīng)出的反電動(dòng)勢(shì)不斷增大，直到相電壓端反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路能夠正確檢測(cè)出反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)后，電機(jī)控制由他控同步運(yùn)行階段進(jìn)入自控運(yùn)行階

4、段。 他控同步階段施加在電機(jī)兩相繞組上的電壓與換向頻率按如下公式進(jìn)行： ， 其中為預(yù)定位階段pwm占空比恒定時(shí)施加在電機(jī)兩相繞組間的電壓有效值，為pwm占空比遞增時(shí)對(duì)應(yīng)繞組上電壓有效值增量。為進(jìn)入他控同步階段初始換向頻率，為換向頻率增量。=0，1，2當(dāng)=時(shí)由他控同步階段進(jìn)入自動(dòng)控制階段，同時(shí)將pwm占空比瞬時(shí)增大到一定值，使瞬時(shí)增大到。需要根據(jù)電機(jī)不同負(fù)載情況適當(dāng)調(diào)整及以確保無刷直流電機(jī)三段式啟動(dòng)正常運(yùn)行。 5 結(jié)語 本文通過搭建無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)介紹了無位置傳感器無刷直流電機(jī)三相六狀態(tài)控制方法，利用反電動(dòng)勢(shì)過零法檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置控制定子繞組換向，針對(duì)電機(jī)啟動(dòng)困難的特點(diǎn)提出了三段式啟動(dòng)方法，從本設(shè)計(jì)及分析可以看出，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，控制方便。 參考文獻(xiàn) 1秦文甫，張昆峰.基于ir2136的無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì).電子設(shè)計(jì)工程，2012年5月，第20卷第9期、119. 2易慧斌，鄧慧文等.反電動(dòng)勢(shì)無位置傳感器bldcm 位置誤差分析.電力電子技術(shù)，2012年7月，第4