Design and implementation of a position sensorless control method for brushless DC motors

Because brushless direct current(BLDC) motors have the advantages of a compact size, high power density, high efficiency, and long operating life time, they are widely used in many industrial products and electric traction systems. It is known that the BLDC motors have no brushes for commutation. They are commutated with electronically commutation. So, the rotor position information of the BLDC motors must be known to understand which winding will be energized according to the energizing sequence. In most of the existing BLDC motor drivers, rotor position information is detected by Hall effect sensors. This kind of mechanical position sensors will bring additional connections and costs, reliability decrease and noise increase. In order to improve the control performance and extend the range of speed regulation for BLDC motors, a position sensorless control method is proposed in this paper. In the proposed control method, rotor position information of the BLDC motors is detected from the back electromagnetic forces(back-EMFs) which are estimated by an unknown-input observer with line to line currents and line to line voltages. For the purpose of verifying the effectiveness of the proposed control method, a model is built and simulated on the Matlab/Simulink platform. The simulation results show that the speed regulation performance of BLDC motors is improved compared with using Hall effect sensors. At the same time, the reliability of the BLDC motors is improved and the costs of them are reduced because the position sensor is eliminated.

无位置传感器六相永磁BLDCM控制系统设计

提出了基于SVPWM控制和电流调节控制的无位置传感器六相无刷直流电机(BLDCM)的起动控制,不仅能有效控制起动电流大小,而且可以改善BLDCM开环起动性能。设计了基于DSP的无位置传感器六相永磁BLDCM控制系统,充分运用DSP中的两个事件管理器,通过软件编程实现了SVPWM的开环起动控制,通过反电势检测法获取转子位置信号和速度信号。系统设计保证六相电机每套绕组既能独立工作,又能两套绕组同时工作,且具有软、硬件结合逐级递升的多重保护功能。实验结果表明,该控制系统很好地实现了六相BLDCM基于SVPWM和电流调节控制的开环起动,以及基于反电势位置检测的闭环运行。

无刷直流电机无传感器控制技术专利综述

无传感器技术是用于获取无刷直流电机转子位置的控制方法,在国内外无刷直流电机控制技术中应用较为广泛,尤其体现在与无刷直流电机控制相关的专利申请中。现从无刷直流电机无位置传感器控制技术国内外历年申请趋势、地域分布、申请人分布、技术分支等角度对涉及无刷直流电机无传感器控制技术的专利情况进行了综述。

基于STM32的无感无刷直流电机控制系统设计

提出一种基于STM32F407主控芯片的无位置传感器无刷直流电机控制系统设计方案,使用单片机系统对端电压进行采样,并在主控芯片中处理过零信号代替硬件过零点检测电路,分析AD采样误差导致过零点检测错误原因并给出修正方法。考虑电感续流对换相点相位影响,提出换相点校正方法并对系统加以补偿。实验表明,该系统控制电机时启动平稳、转矩输出平稳,可为无刷直流电机控制提供一定参考。

基于“线电压”的BLDCM无位置传感器控制

介绍了一种无刷直流电动机无位置传感器控制方法,即基于"线电压"的检测转子位置方法。该无位置传感器控制方法无需移相,换相简单易行。最后,以DSP(TMS320F2407)为核心实现了该方法的BLDCM控制,通过实验证明了该方法的合理性和可行性。

基于变趋近律滑模反电动势观测器的BLDCM无位置传感器控制

无刷直流电机(BLDCM)驱动系统应用于多电/全电航空飞行器,为电动燃油泵、冷却泵和电动刹车等提供动力输出。为满足BLDCM在复杂的电磁干扰以及极端温度等特殊环境工作的要求,提出了基于变结构控制策略的滑模反电动势观测器实现电机无位置传感器控制。使用变趋近律代替了传统滑模反电动势观测器的固定增益,并通过锁相环(PLL)得到电机转子位置和转速信息。仿真结果表明该方法可以有效抑制反电动势观测值的抖振,实现电机在中高速段的稳定运行,满足系统的快速性和鲁棒性要求。

无传感器BLDCM位置检测的一种单片机软件实现方法

针对无位置传感器无刷直流电机的位置检测问题,本文应用单片机成功地实现了一种软件检测方法,并给出了实测波形加以验证。

无位置传感器BLDCM起动方法的改进

分析了常规无位置传感器无刷直流电动机(BLDCM)起动过程中电流过大的问题,引入电流闭环对无位置传感器BLDCM起动方法进行了改进,解决了起动时电流较大的问题。对电流闭环起动方法加速过程以及稳态运行时的仿真研究表明,该改进措施不仅可以解决起动电流过大的问题,而且具有较好的稳态和动态响应速度。

无位置传感器BLDCM控制系统的设计

针对传统的带位置传感器的无刷直流电机体积大、控制精度低、抗干扰能力差等缺点,本文采用反电势法对基于数字信号处理(digital signal processing,DSP)的无位置传感器无刷直流电机的控制系统进行研究。本系统采用IR2130的驱动电路,转子位置检测电路和保护电路,对系统的硬件电路及软件设计方案进行论述,并对控制系统进行分析。该系统简化了硬件结构,使电机能够得到稳定有效的控制,并能准确检测电机转子的位置,具有良好的调速性能及较高的实用价值。

基于STM32的无位置传感器BLDCM控制系统

针对有传感器无刷直流电机(Brushless DC Motor, BLDCM)成本高且运行可靠性易受环境影响等缺点,结合实际工程项目需求,对BLDCM工作原理进行分析,提出一种基于STM32F031芯片的无位置传感器BLDCM控制系统设计方案。该方案通过旋转电压脉冲注入检测电机转子初始位置,避免电机静止启动出现倒转现象,并在电机运行过程中采用反电动势过零点预估电机换相点。实验结果表明该系统运行稳定可靠,启动平稳,且换相位置准确性高,具有较高的应用价值。

无刷直流电机无位置传感器直接转矩控制

为提升无刷直流电机系统运行的可靠性和控制性能,提出了一种基于主矢量占空比调节的无刷直流电机无位置传感器直接转矩控制方法。首先,分析了不同电压矢量对转矩变化的影响,根据不同工况下电机运行特性和反电势过零点的检测条件,建立了新型的主矢量和副矢量选择表;在此基础上,以转矩跟踪误差最小为原则,推导了每个控制周期内主矢量和副矢量作用的占空比。所提出的方法可以提高转矩的稳态控制精度和动态响应速度,同时在副矢量作用下进行反电势过零点检测,可以降低电机转子位置的检测误差。最后,通过仿真验证了所提方法的理论正确性和可行性。

反电势中值滤波的无刷直流电机无感控制策略

针对反电动势法控制无刷直流电机低速无感运行时反电动势波形会产生严重畸变的问题,提出了一种基于中值滤波器的无刷直流电机反电动势无感控制策略。首先基于电机电压方程得出在H_PWM-L_ON这种PWM调制方式下的悬空相电压方程,得到精确的反电动势过零点;其次通过Simulink仿真对比使用中值滤波器和普通反电动势法这两种方法所取得的效果,体现了所提方法的优越性,并对中值滤波器的窗口大小给出设计依据;最后在PWM_ON调制方式下进行仿真,证明所提方法不受PWM调制方式的影响,且通过滞后超前换相进一步抑制换相转矩脉动,取得了较好的效果。一系列的仿真证明了本文所提出的无位置传感器控制方法在无刷直流电机低速运行时具有良好的换相精度和高可靠性。

反电势均值滤波的无刷直流电机无感控制策略

针对无刷直流电机低速时反电势波形会产生严重畸变的问题,提出了一种基于改进移动均值滤波器的无刷直流电机反电势无感控制策略。首先通过Matlab对低速时的反电势波形进行离线重构,对比使用了均值滤波的反电势波形,验证了理论的可行性;其次通过Simulink进行仿真对比,验证了该方法在全速域上换相精度的优越性;最后对均值滤波器的窗口大小选择、中断时间等设计因素对于换相精度的影响进行了深入探讨,并优化了运算量。Simulink仿真和离线对比证明了本文所提出的无位置传感器控制方法在无刷直流电机低速运行时具有良好的换相精度和普遍适用性,具有一定的实用价值。

无刷直流电动机的无位置传感器控制

无刷直流电动机的机械位置传感器影响着整个系统的可靠性、成本和体积,甚至在某些场合根本无法安装,因此无刷直流电动机的无机械传感器转子位置检测方法成为近年来学术界的研究热点。分析了目前国内外文献中所介绍的无位置传感器无刷直流电动机控制技术中十种位置检测方法的原理、特点和适用范围,并针对起动方法、控制芯片及其在实际中的应用等相关技术的发展作了现状分析和展望,这些技术的发展可使无刷直流电动机无位置传感器控制系统获得更好的性能。

隐极式无刷直流电机转子初始位置估计

转子初始位置的确定是无刷直流电机控制系统无反转、大转矩起动的基础。详细分析了无刷直流电机在施加电压矢量过程中,非导通相端电压的变化趋势和转子初始位置之间的关系,基于定子铁心的饱和效应,提出了一种新的转子初始位置估计方法。该方法向电枢绕组施加3个电压矢量,分别检测各个电压矢量下非导通相端电压的变化趋势,得到转子的初始位置,估计精度为60。该方法无需电流传感器,实现方便,适用于低成本场合。利用STM8S903K3单片机为核心的无刷直流电机控制系统实验平台对所提方法进行验证,结果表明该方法能够有效估计转子初始位置。

无位置传感器无刷直流电机转矩脉动抑制研究

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在分析无刷直流电机换相及间接位置检测原理的基础上,改进了传统反电动势法的检测电路,对反电动势相移进行了补偿,以消除电机中性点电压和阻容滤波对反电动势检测电路的影响。为进一步抑制转矩脉动和改善系统的稳定性,在采用换相电流预测控制策略的基础上,设计了神经网络PID控制器。实验结果表明,设计的转矩脉动综合抑制策略有效地降低了无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,具有较好的鲁棒性,准确地实现了无位置传感器换相控制,提高了系统的可靠性。

基于改进型滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制

为实现无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)无位置传感器控制,该文提出一种改进型的线反电势滑模观测器,为减少系统的抖振,该观测器引入了一种光滑的双曲正切函数,使得控制系统不必外加低通滤波器和相位补偿模块就可以获得平滑的线反电动势估计值,进而避免了反电势估计值的相位滞后。文中将估计得到的线反电势信号对应为3个虚拟霍尔信号,直接获得6个离散的换相信号,从而无需固定相移电路和相移角的计算。仿真和实验表明,该文所提出的方法能够准确估计BLDCM的线反电动势,实现了BLDCM无位置传感器控制。

线反电动势检测无刷直流电机转子位置方法

利用传统的反电动势过零检测原理,提出一种利用简化的线反电动势过零检测无刷直流电机转子位置方法,该方法通过实时测量无刷直流电机的任意两路线电压和两路相电流信号,并利用定子电阻参数进行实时简化计算,就可以得到三路线反电动势的过零时刻,从而实现无刷直流电机的无位置传感器控制。该方法结构简单、计算方便,不需要构造电机中点,也不需要进行相位延迟补偿,定子电阻变化对转子位置辨识的精确度影响较小。仿真和实验结果表明,提出的改进线反电动势过零检测方法可以在较宽的速度范围内对转子位置进行准确检测。

校正无位置传感器无刷直流电机位置信号相位的闭环控制策略

分析位置信号相位与非导通相续流电流的关系,指出非导通相续流电流偏差能够准确地反应无位置传感器无刷直流电机位置信号相位误差。根据分析所得结论提出了一种校正位置信号相位的新型闭环控制方法。该闭环控制方法以控制非导通相续流电流对称为目标,以非导通相续流电流偏差为反馈量,通过PI调节器调节,及时调整过零点延时角度,从而达到自动校正位置信号相位的目的。实验验证了该控制方法能够实时、有效地校正位置信号相位。