無位置傳感器直流無刷電機控制關(guān)鍵技術(shù)研究

1、無位置傳感器直流無刷電機控制關(guān)鍵技術(shù)研究 摘要：本文結(jié)合實際工程項目需求介紹了無位置傳感器無刷直流電機控制方法。首先介紹了無刷直流電機的組成及工作原理，其次介紹了轉(zhuǎn)子位置檢測及換相方法，最后介紹了電機啟動控制的實現(xiàn)。實踐證明該控制系統(tǒng)具有啟動速度快、運行穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣、位置檢測精確性高等優(yōu)點，起到了很好的控制效果，具有廣泛的應(yīng)用價值。 關(guān)鍵詞：無位置傳感器 無刷直流電機 反電動勢 過零比較 三段式啟動 中圖分類號：tm33 文獻標識碼：a 文章編號：1007-9416（2013）06-0017-03 傳統(tǒng)直流電機具有控制簡單、調(diào)速范圍廣及運行效率高等優(yōu)點，但是由于機械電刷及換向器的存在帶來了

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

3、置檢測電路捕獲到反電動式過零點，無法進行自動換向操作。為了保證無刷直流電機的正常啟動需要在啟動過程中采取相應(yīng)措施，目前無刷直流電機最常用的啟動方法為“三段式”啟動，如圖8所示。 由于電機轉(zhuǎn)子位置預(yù)定位后轉(zhuǎn)子相對定子繞組仍處于靜止狀態(tài)，在電機繞組中感應(yīng)電動勢為零。為了使電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，需要按一定順序給各相繞組施加一個切換頻率由低到高、繞組內(nèi)流通電流強度不斷增強的他控同步加速信號。在機殼內(nèi)部氣隙間產(chǎn)生交變的旋轉(zhuǎn)磁場，在該磁場牽引下帶動轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)。隨著電機轉(zhuǎn)速不斷升高在繞組中感應(yīng)出的反電動勢不斷增大，直到相電壓端反電動勢檢測電路能夠正確檢測出反電動勢過零點后，電機控制由他控同步運行階段進入自控運行階

4、段。 他控同步階段施加在電機兩相繞組上的電壓與換向頻率按如下公式進行： ， 其中為預(yù)定位階段pwm占空比恒定時施加在電機兩相繞組間的電壓有效值，為pwm占空比遞增時對應(yīng)繞組上電壓有效值增量。為進入他控同步階段初始換向頻率，為換向頻率增量。=0，1，2當=時由他控同步階段進入自動控制階段，同時將pwm占空比瞬時增大到一定值，使瞬時增大到。需要根據(jù)電機不同負載情況適當調(diào)整及以確保無刷直流電機三段式啟動正常運行。 5 結(jié)語 本文通過搭建無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)介紹了無位置傳感器無刷直流電機三相六狀態(tài)控制方法，利用反電動勢過零法檢測轉(zhuǎn)子位置控制定子繞組換向，針對電機啟動困難的特點提出了三段式啟動方法，從本設(shè)計及分析可以看出，系統(tǒng)設(shè)計簡單，控制方便。 參考文獻 1秦文甫，張昆峰.基于ir2136的無刷直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計.電子設(shè)計工程，2012年5月，第20卷第9期、119. 2易慧斌，鄧慧文等.反電動勢無位置傳感器bldcm 位置誤差分析.電力電子技術(shù)，2012年7月，第4