深海载人潜水器直流无刷电机驱动控制研究

为提高深海载人潜水器电机工作效率和故障诊断能力,并降低系统工作噪声,对直流无刷电机的高效低噪驱动控制技术进行研究。采用具有智能相位控制功能的三相全波正弦波控制芯片TB6605结合智能功率模块(IPM)设计直流无刷电机驱动器。采用单片机对系统的电压、电流、温度、转速、位置信息进行检测,为控制系统提供必要的信息反馈,对应用直流无刷电机的系统状态起到实时信息监测的功能。实验结果表明,研制的直流无刷电机驱动器在电机全转速范围内具有较高的工作效率,额定工况点效率高达90%以上,且在全转速范围内,提高了电机运转的平稳度,降低了系统噪声。研究成果对提高深海载人潜水器电机的工作效率和故障诊断能力,并降低系统工作噪声具有很好的支撑作用。

新型三定子直流无刷电机的设计与特性分析

传统直流无刷电机齿槽分布受限导致气隙磁场波动,会造成转矩输出波动较大,故需要同步匹配设计复杂的驱动控制系统与控制算法。为此,提出一种新型的三定子直流无刷电机拓扑结构。通过等效磁路法计算出三定子直流无刷电机的主要结构尺寸。设计了三定子直流无刷电机的绕线方式和换向逻辑,驱动控制简单。基于Ansoft maxwell仿真软件,建立了电机有限元模型,仿真分析了电机静态磁场分布、气隙面域磁密分布和空载反电动势等。得到了三定子直流无刷电机的转矩特性:其转矩峰值可达8.5 N·m;电感特性:其三相绕组间磁场相互解耦,互感为0,自感平均值为4.5 mH;效率与损耗特性:不计机械损耗的情况下电机理想效率可达92%。研制了试验样机并进行试验验证,有限元分析和试验结果表明:三定子结构电机磁通密度高,输出转矩大,转矩峰值较单定子电机提升了42%;输出转矩波动小,较单定子电机波动降低了30%。在额定转矩为7.5 N·m的情况下,电机转速从启动到500 r/min的响应时间仅为0.8 s;从500~1000 r/min的响应时间仅为1.5 s;从1000~1500 r/min的响应时间仅为2.1 s。

基于反电动势法的直流无刷电机的无感控制应用

提出了一种通过检测直流无刷电机反电动势判断电机转子位置实现直流无刷电机无传感器的驱动,分析了反电动势法的基本原理、过零信号的判断处理及实现无位置传感器直流无刷电机的软启动,根据试验搭载的硬件平台,在实验中调整延时换向处理程序,使得直流无刷电机启动平稳、高效。

基于NSGA-Ⅱ算法的直流无刷电机控制方法

直流无刷电机是一种非线性、涉及多种变量以及强耦合的复杂系统,传统的基于线性控制的PI、PID控制器无法满足精确控制的要求.为提高控制性能,提出一种基于NSGA-Ⅱ优化PID参数控制直流无刷电机速度环的方法.NSGA-Ⅱ算法将速度超调量和ITAE法则相结合构造第一目标适应度函数;将速度调节时间和ITAE法则相结合,构造第二目标适应度函数.利用快速非支配排序和拥挤距离排序使种群个体收敛到最终的Pareto前沿,得到最优的PID参数.根据无刷直流电机的数学模型和运行特性搭建控制仿真模型,检验算法的控制效果,并与传统PI、PID算法的控制效果进行对比.结果表明:基于NSGA-Ⅱ算法优化PID参数的直流无刷电机控制具有较好的鲁棒性,响应速度快,几乎无超调量.

基于Sage-Husa预测算法的直流无刷电机Hall传感器位置信息校正

直流无刷电机控制需要转子位置信息,位置信息识别偏差会降低电机效率。本文以带有开关型Hall传感器的直流无刷电机为研究对象,基于最小偏差原则,估算了Hall传感器间的相对安装偏移,明确了基于LBEMF的电机理想换相位置识别方法,消除了Hall传感器安装位置偏差,采用预标定方法,推算了信号调理电路引入的延迟,并提出了一种转子位置信息校正策略;设计了一种基于Sage-Husa法的自适应位置信息预测算法,滤除预标定未能消除的位置信息偏差。在氢气循环泵实验平台的结果表明,采用预标定方法后,转速波动MAPE降低了72.4%,平均相电流降低了62.8%,系统效率明显提高;相对于传统KF预测算法,本文预测算法的匀速与调速阶段转速波动、转速曲线超调及全过程换相时间波动分别降低了16.0%、19.4%、42.1%及35.0%,具有更高的抗扰动能力,对换相时刻的预测更准确稳定。

无位置传感器直流无刷电机高速方波驱动

针对传统无位置传感器高速直流无刷电机(BLDCM)驱动硬件电路复杂,高速换相效率低等问题,提出了一种组合时机的模数采样非导通相反电动势,进行软件过零点判定换相的方法。该方法依赖于可靠的采样机制,并配合三段式启动策略和超前角度补偿,降低了硬件电路复杂度,有效提高了控制性能,保证了换相的稳定性。实验结果给出了电气转速达到100 kr·min^(-1)的BLDCM运行波形,表明了该控制策略的可行性与正确性。

直流无刷电机驱动的水下电缆绞车系统

水下电缆绞车多采用液压驱动,但液压驱动存在无效动力转换,能源使用率不高,因此直流无刷电机驱动的水下电缆绞车具有实际意义。采用直流无刷电机驱动,不仅提高了水下电缆绞车系统的能源利用率,而且改善了系统的调速性能。与直流有刷电机相比,直流无刷电机可实现充油均压密封,更有利于在水下工作。介绍了直流无刷电机驱动水下电缆绞车的组成、功能及工作原理,针对研制的专用水下直流无刷电机,重点论述了其充油密封原理和工艺,并设计了一种全新的低成本高性能驱动控制电路。该水下电缆绞车系统已初步调试完毕,试验表明各项性能良好,即将投入实际应用。它具有结构简单,工作可靠,成本低的优点,因此在实际工程应用中具有推广意义。

东芝推出用于直流无刷电机驱动的600V小型智能功率器件

东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,推出两款600V小型智能功率器件(IPD)——“TPD4163F”和“TPD4164F”,可用于空调、空气净化器和泵等直流无刷电机驱动应用。“TPD4163F”和“TPD4164F”的输出电流(DC)额定值分别为1A和2A,于今日开始支持批量出货。

基于DSP的直流无刷电机控制技术研究

本文主要对基于数字信号(DSP)的直流无刷电机控制技术展开分析,通过分析直流无刷电机特点以及应用情况等,进而展开分析从系统结构设计、基于DSP的直流无刷电机系统控制设计方面,通过相关设计与技术应用,验证了直流无刷电机控制技术应用的可行性。

ACM6753无霍尔传感器三相正弦波控制直流无刷电机BLDC马达驱动IC解决方案

引言提到直流无刷电机,那不得不提的就是有刷电机了。有刷电机有一个比较令人讨厌的缺点:那就是“吵”。因为电刷和换向环需要时刻不停地摩擦,才能给电枢供电。所以,如果你想要一个“静音风扇”的话,肯定不能选使用了有刷电机的产品。无刷直流电机是在有刷直流电动机的基础上发展来的,具有无极调速、调速范围广、过载能力强、线性度好、寿命长、体积小、重量轻、出力大等优点,解决了有刷电机存在的一系列问题,广泛应用于工业设备、仪器仪表、家用电器、机器人、医疗设备等各个领域。

基于直流无刷电机的PWM电路设计策略

本次设计中,整体设计流程主要通过纯数字方法来实现,将时钟分频模块增设其中,使死区计数时钟频率较PWM计数器提升16倍;同一个死区计数器由两通道的PWM共同使用,从而实现设计资源的进一步节约;通过SPI接口的参数配置,为电路编程和控制提供更多便利。希望通过本次的分析,可以为PWM电路设计以及直流无刷电机的应用提供科学参考。

浅谈直流无刷电机霍尔位置传感器的偏离影响

本文围绕霍尔传感器因机械安装偏移、霍尔元件本身信号不对称两方面进行探讨,探讨分析霍尔位置传感器偏离对电机输出性能的影响。

基于反电动势检测的直流无刷电机步进启动分析

直流无刷电机的应用对其体积及重量提出了越来越严格的要求,因此无位置传感器式直流无刷电机得到了更加广泛的应用。为了解决在无位置传感器直流无刷电机启动过程中,反电动势位置检测方法不能准确得到位置信息的问题,对直流无刷电机的步进启动过程进行了分析,并用公式推导出直流无刷电机启动和换相时间间隔的关系。为传统的步进启动方法提供确实的理论支持。最后,设计实验并制作直流无刷电机调速系统验证结论的可行性。

五种PWM方式对直流无刷电机系统换相转矩脉动的影响

针对永磁直流无刷电机(brushless DC motor,BLDCM)转矩脉动问题,基于两相导通星形三相六状态工作方式的永磁直流无刷电机数学模型,提出了5种不同的常用PWM调制方式。详细分析了这5种PWM调制方式对电机换相转矩脉动的不同影响并相互比较。根据公式推导得出采用PWM-ON调制方式可使直流无刷电机具有较小的转矩脉动。以TMS320F1812 DSP为控制核心,以180 W小型永磁直流无刷电机为控制对象进行了实验研究。利用DSP分别产生5种PWM调制方式波形并配合模糊PI控制器对电机进行控制。测得了相应的5种PWM调制方式下的相电流波形图。实验结果表明采用PWM-ON调制方式较理想,能够有效地抑制电机的换相转矩脉动。实验结果证明了理论分析的正确性。

直流无刷电机控制系统的建模与仿真

为了验证各种控制算法、控制策略和电机参数设计的合理性,基于Matlab/simulink仿真平台构建了整个三角波PWM控制直流无刷电机控制系统的仿真模型,并详细介绍了控制系统的各个子模块.从直流无刷电机基本的磁链方程入手,分析了两相导通三相六状态星形方波直流无刷电机的运行模式.仿真结果表明,该控制系统模型具有转速、转矩响应好和仿真速度快的优点.

直流无刷电机神经网络直接转矩控制

为简化无刷直流电机控制系统的结构,同时减小直流无刷电机的转矩脉动,将直接转矩控制和神经网络控制相结合,应用于无刷直流电机控制系统中。直接转矩控制省掉了复杂的矢量变换。根据转矩偏差和转矩偏差的变化率,运用神经网络的非线性控制特性,调节电压矢量作用时间,减小转矩脉动。实验结果表明,神经网络直接转矩控制具有良好的动态特性和简单的结构,实现了对电流和转矩的有效控制,转子相电流波动和转矩脉动减少50%左右,提高了控制精度。

直流无刷电机无位置传感器控制中反电动势过零检测算法及其相位修正

针对具有梯形反电动势波形的直流无刷电机无位置传感器的控制 ,文章提出了一种软件实现的方法 ,给出了算法 ,并通过实验验证了这种方法的正确性和可行性。

直流无刷电机故障检测与诊断的仿真模型

利用M atlab建立了一种适合于故障诊断的直流无刷电机仿真模型。该模型结合直流无刷电机的常见故障,充分考虑了在故障诊断过程中对各路电流单独检测的实际需要,采取三相分开控制,将机械与电气部分进行了最大程度的分离,便于进行模块化故障分析。在此模型基础上,利用改进的模式识别方法辨识了系统参数,通过系统辨识的结果与系统参数的正常值及故障值的比较,便可发现系统故障并确定故障程度。实验验证了该仿真模型的有效性和算法的可行性,这为直流电机故障诊断提供了经济、可行的研究试验平台。

永磁直流无刷电机定子振动动力学分析及实验研究

在集中驱动的电动汽车中,电机是电动汽车振动和车内外噪声的主要源头之一。因此,设计人员都期望于在设计阶段能对电机的振动噪声性能进行分析。基于电磁场分析理论对电动汽车驱动用永磁直流无刷电机径向力波进行了有限元仿真计算,进而对电机定子进行动力学建模与仿真研究,实现了车用定子振动动力学特性分析。仿真结果与电机振动试验结果相符,验证了分析的正确性,为进一步实现低噪声驱动电机的优化设计打下了基础。

无位置传感器直流无刷电机软件起动

为了解决无位置传感器直流无刷电机在起动时基于反电动势的位置检测方法无法提取出位置信息的问题,分析了无位置传感器直流无刷电机的起动方法,针对电动车这一特殊的应用场合进行了相应的改进,电动车在起动时有负载且负载情况复杂,对传统的三段式起动法进行改进,设计了无需附加任何起动控制电路的起动控制策略,由软件程序控制电机正常起动,其控制步骤为两次定位、分段加速、调压切换的三段式起动方案。实验结果研究表明此起动控制方法有良好的起动性能,在电动车不同的负载情况下具有很好的控制效果。