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2 篇 永磁无刷直流电机
2 篇 凌阳
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2 篇 大连理工大学
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2 篇 沈阳工业大学
2 篇 西北工业大学
2 篇 西南交通大学
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2 篇 浙江大学
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作者

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2 篇 曹秉刚
2 篇 刘文勇
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2 篇 谢磊
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2 篇 高延丽
2 篇 曹建波
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2 篇 xu peng
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77 篇 中文

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排序：

无刷直流电动机无位置传感器控制方法的研究

无刷直流电动机无位置传感器控制方法的研究

引用

作者：张扬沈阳工业大学

学位级别：硕士

水下机器人推进动力系统正由有刷推进电机系统向无刷推进电机系统进行过渡,水下机器人对于推进电机系统的高可靠性有很高的要求,研究无刷电机系统的可靠性具有重要意义。在无刷直流电机的控制中,转子位置检测是至关重要的。而在传统的... 详细信息

水下机器人推进动力系统正由有刷推进电机系统向无刷推进电机系统进行过渡,水下机器人对于推进电机系统的高可靠性有很高的要求,研究无刷电机系统的可靠性具有重要意义。在无刷直流电机的控制中,转子位置检测是至关重要的。而在传统的无刷直流电机中由于使用位置传感器的弊病日益明显。为了更好在工业领域中应用,无位置传感器无刷直流电机被提出,并进行了广泛、深入的研究。本文就目前所研究遇到的问题,进行了相关的研究和探讨。本文在分析无刷直流电机数学模型的基础上,提出了无刷直流电机系统仿真建模的新思路:在Matlab/Simulink中,建立独立的功能模块,再进行功能模块的有机整合,搭建无刷直流电机系统的仿真模型。为保证仿真快速性和有效性,模型采用分段线性法生成梯形波反电动势,系统采用双闭环控制:速度环采用PI控制,电流环采用滞环电流控制。仿真结果证实了该建模思路的有效性。同时,该仿真模型也适用于验证其他控制算法的合理性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新思路。在无刷直流电动机无位置传感器控制中,反电动势过零检测法是目前转子位置检测方法中技术最成熟应用最广泛的转子位置检测方法之一,但是这种方法也存在各种缺点,这会给电机的运行带来许多不良影响。本文分析了反电动势过零检测法的原理,同时找出了反电动势过零检测法产生转子位置误差的原因,对传统的反电动势过零检测法做了改进,并且提出了相应的补偿方法。最后,从理论上推导了新的改进方法,并利用一个新的物理概念——与速度无关的位置函数,其能高精度检测出转子位置和换相点,以此来控制无刷直流电机,实现电机从零转速到高转速的宽速度范围调节,在此基础上研究了应用这种新的位置函数的控制策略。并基于Matlab/simulink对其进行建模仿真,观察其动、静态特性,并对结果进行了讨论,以证明其理论的可行性和合理性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器反电动势法转子位置误差

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基于无位置传感器的电动汽车空调用直流无刷电动机控制器的研究与开发

基于无位置传感器的电动汽车空调用直流无刷电动机控制器的研究与...

引用

作者：宁召伟山东科技大学

学位级别：硕士

从19世纪四十年代第一台直流电动机出现到现在已经有了接近两百年的历史了，目前电动机已经遍布人类生存的每个角落，成为人们日常生活以及各个行业不可或缺的一部分。而永磁无刷直流电动机以其调速性好、效率高、启动转矩大、寿命长等... 详细信息

从19世纪四十年代第一台直流电动机出现到现在已经有了接近两百年的历史了，目前电动机已经遍布人类生存的每个角落，成为人们日常生活以及各个行业不可或缺的一部分。而永磁无刷直流电动机以其调速性好、效率高、启动转矩大、寿命长等优点，正在逐步取代有刷电机，更加广泛的应用于航空航天、计算机、军事、汽车等行业。而随着科学技术的不断发展，对电机性能以及环境适应性也提出了更高的要求。电动机的转速要求也越来越高，高转速下电机转速控精度也需要更加准确，而各种传统的电机调速方法在新的硬件平台上也可以获得比以往更加优良的性能。\n 一般工业应用上的直流无刷电机需要加装位置传感器以确定转子的位置和电机运转速度，但从电机应用场合、体积缩小与节约成本等方面考虑，若能够不使用位置传感器来达到相同的驱动目的，会更加符合经济效益，因此有了本文关于直流无刷电机无位置传感器控制方法的提出。\n 本文首先详细介绍了无刷直流电机的工作原理以及特性，并对无位置传感器控制方法的硬件电路和软件程序实现做了详细分析，并设计了电压保护、电流保护电路，采集了开关管的驱动波形，并对波形中的干扰信号进行了分析，并作出了相应的补救措施。\n 直流电机的起动方法是本文的研究重点，本文采用了“三段式起动技术”，对“三段式”起动技术中转子预定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析。电机转子位置的检测采用“反电动势检测法”控制技术，详细介绍了该技术的原理，深入研究了反电势过零检测方法，设计了简单而实用的反电势过零检测电路。\n 实验结果以及驱动波形表明本控制系统能够控制电机顺利起动，而且实现了电机正确的换相和稳定的运行，证明了系统设计的可行性。

关键词：无位置传感器三段式起动反电动势法直流无刷电机电动汽车空调

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高性能矢量控制交流主轴驱动装置的研制

高性能矢量控制交流主轴驱动装置的研制

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作者：周鹏北方工业大学

学位级别：硕士

数控机床主轴驱动系统,是机床的核心组件之一,其性能的优劣对于数控机床的整体评价具有非常重要的意义。目前,主轴驱动系统正朝向高速、精密、智能以及复合等方向发展,在国民经济建设中发挥着重要作用。异步电机以价格低廉、结构简单、... 详细信息

数控机床主轴驱动系统,是机床的核心组件之一,其性能的优劣对于数控机床的整体评价具有非常重要的意义。目前,主轴驱动系统正朝向高速、精密、智能以及复合等方向发展,在国民经济建设中发挥着重要作用。异步电机以价格低廉、结构简单、可靠性高、维护方便等诸多明显优点,在主轴驱动系统中的应用非常广泛,现在绝大部分数控机床都使用异步电机配备矢量控制变频器的交流主轴驱动系统。本文首先对异步电机矢量控制理论和PI调节器设计做了简单分析;然后从实际应用角度出发,针对转子磁链观测器模型设计、弱磁控制策略研究、转速估计策略研究等关键技术进行了深入的理论分析和仿真实验验证。矢量控制的重点是要解决磁场定向问题,如果定向不准确,就会导致系统解耦不完全,引起系统动、静态性能下降。传统电压、电流模型转子磁链观测器的准确性受电机参数的影响很大。为了解决上述问题,采用一种混合模型转子磁链观测器,并运用二阶巴特沃斯高通滤波器对模型的参数进行了理论计算。仿真结果证明电机参数的改变对转子磁链的影响较小,系统的稳定性得以优化。针对异步电机采用传统弱磁方法不能实现最大转矩输出的缺点,采用了一种全速度范围实现最大转矩输出的电流优化分配控制策略。首先,充分考虑电压和电流限制条件,得出了不同速段的理论最优电流分配原则;然后依据电机实际的状态,采用一种适合于工程实现的电流优化分配策略。仿真结果证明该方法可以实现全速度范围内最大转矩输出,并且有较好的动态响应。转速闭环控制,在高性能矢量控制中是必不可少的。无速度传感器技术的关键是如何正确的获取电机的速度,解决措施是利用易于检测的电压电流信号估算出速度。本文采用反电动势法和滑模观测器两种方法进行转速估计,仿真结果表明两种方法都可以比较准确的估算出电机转速,并且通过仿真对两者的优缺点进行了分析和对比。最后搭建了高性能矢量控制交流主轴驱动装置的实验平台,在此实验平台上对所采用的控制策略的理论分析和仿真研究进行了实验验证。实验结果证明本文采取的控制策略可以很好地解决高性能矢量控制交流主轴驱动装置的部分关键技术,能够明显的改善主轴驱动系统的性能。

关键词：交流主轴电机转子磁链观测器混合模型弱磁控制反电动势法滑模观测器

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分段式永磁球形电机多自由度转子位置检测技术研究

分段式永磁球形电机多自由度转子位置检测技术研究

引用

作者：杨明哲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

球形电机能够在三维空间中进行多个自由度的运行,有效简化多维装置的结构,从而能够在机器人、航空航天等高端装备领域发挥出其优势。为实现多个维度的稳定运行,位置检测技术成为关键技术之一。本文结合一种分段式永磁球形电机进行研究,... 详细信息

球形电机能够在三维空间中进行多个自由度的运行,有效简化多维装置的结构,从而能够在机器人、航空航天等高端装备领域发挥出其优势。为实现多个维度的稳定运行,位置检测技术成为关键技术之一。本文结合一种分段式永磁球形电机进行研究,根据其基本结构,设计了一种基于反电动势的转子多自由度位置检测方案,具体内容如下: 根据球形电机的定转子结构,分析了球形转子在旋转和偏转方向的力矩产生原理。结合球形电机三套定子的反电动势模型,分析了转子多自由度参量在各套定子反电动势中的表示形式,提出了基于反电动势法的转子多自由度位置检测方法:根据中间定子的扩展反电动势模型来检测转子旋转位置;根据侧定子反电动势在不同坐标系下的变化规律,在自然坐标系下提出了基于反电动势相位差的偏转位置检测方法,在两相静止坐标系下提出了基于反电动势相位差和幅值变化规律的偏转位置检测方法。对于转子旋转位置检测,结合滑模变结构控制原理来对两相静止坐标系下的反电动势进行观测,并结合锁相环来观测转子旋转位置。分析了传统滑模观测器中应用符号函数产生抖振的原因,以及应用连续函数时的抖振情况,给出了影响抖振的参数。在此基础上,结合传递函数与电机参数设计了适用于本系统的切换函数及其参数。对于转子偏转位置检测,设计了一种基于反电动势的检测系统。通过信号绕组产生包含转子偏转位置信息的反电动势信号,并利用滑动平均滤波算法以及过零鉴相等方法来实现针对反电动势信号的基波提取及相位、幅值检测。设计了一种二维迭代算法,能够根据检测到的反电动势相位快速计算出转子偏转位置角。最后结合反电动势相位计算模型对检测系统做出相应的简化。为验证系统的可行性,搭建了球形电机多自由度位置检测实验平台。在不同工况下实现了转子偏转位置和旋转位置的多自由度特征信息检测,同时对实验结果进行了误差分析,验证了所提方案对于分段式永磁球形电机的适用性。

关键词：永磁球形电机多自由度转子位置检测反电动势法相位差检测

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高速无位置传感器风扇电机控制系统研究

高速无位置传感器风扇电机控制系统研究

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作者：安芳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着电信设备行业集成度的不断提高，设备单位体积产生的热量也不断增加。为了解决热量传出的问题，论文开展高速风扇的研究。无刷直流电机以其可靠性高、效率高、维护方便和调速性能好等优点，在主流通信设备用风扇领域得到越来越广泛... 详细信息

随着电信设备行业集成度的不断提高，设备单位体积产生的热量也不断增加。为了解决热量传出的问题，论文开展高速风扇的研究。无刷直流电机以其可靠性高、效率高、维护方便和调速性能好等优点，在主流通信设备用风扇领域得到越来越广泛的应用；然而无刷直流电机中位置传感器既增加了成本，又使得产品可靠性变差，故本论文开展高速无位置传感器无刷直流风扇的研究。目前，工业中常用的是三相全桥驱动的绕组Y型连接的无刷直流电机。对于无位置传感器控制来说，反电动势信号在三相全桥驱动方式下不能无干扰的直接检测。三相独立桥驱动方式下，无刷直流电机的三相绕组独立进行控制，可以无干扰的检测反电动势信号。同时在三相独立桥驱动方式下，电机绕组等效为并联连接，可以在相同电压的情况下提供更大的转矩或转速。论文对上述两个优点进行了数学推导并通过仿真进行验证。三相独立桥驱动的换相点同样是在滞后反电动势过零点30°电角度的位置。超前或者滞后换相都会产生大的电流波动，造成电机转矩波动剧烈，使整机效率变低。对于风机负载，转速越高，负载越大，为了保证电机的效率，本论文通过编程实现在不同的转速下，绕组电流总是处在反电动势正中间的位置。电机在静止或者低速时，无法正常启动。这是因为此时反电动势为零或非常小，转子的位置信息不能通过检测反电动势信号而获得。论文使用传统三段式启动法，对启动过程进行了详细的数学推导，获得了外同步加速换相时间斜坡图，根据斜坡图软件编程实现电机启动。本论文以英飞凌公司的XC886为控制芯片设计了电机的控制系统，并将控制方案应用到风扇样机上。实验结果证明，本论文设计方案中采用的三相独立桥驱动能无干扰的检测反电动势信号，并且电机在论文推导获得的外同步加速换相时间下可以实现顺利启动并保证稳定运行，证明了设计方案的可行性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器三相独立桥驱动反电动势法

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无位置传感器永磁无刷直流电机控制策略的研究

无位置传感器永磁无刷直流电机控制策略的研究

引用

作者：纪铁生西南交通大学

学位级别：硕士

永磁无刷直流电机所具有的高转矩、高效率等优良性能,使其在现代工业中得到了广泛应用,但是位置传感器的存在给其带来了诸多弊端,同时转矩脉动问题也在一定程度上限制了其在高精度场合的应用。本文分析了几种常见的无位置传感器控制技术... 详细信息

永磁无刷直流电机所具有的高转矩、高效率等优良性能,使其在现代工业中得到了广泛应用,但是位置传感器的存在给其带来了诸多弊端,同时转矩脉动问题也在一定程度上限制了其在高精度场合的应用。本文分析了几种常见的无位置传感器控制技术,重点研究了反电动势法,并分析研究了低转速运行时非换相转矩脉动及其抑制问题。最后本课题以TMS320F2812芯片为核心,研究了永磁无刷直流电机无位置传感器的控制系统。论文分析了永磁无刷直流电机的工作控制原理,并建立了相关的数学模型,以此为基础研究了反电动势法和非换相转矩脉动抑制等控制策略。反电动势法中,详细分析了模拟中性点过零检测法。而对于非换相转矩脉动问题,分析了永磁无刷直流电机低转速时运行特性,可知此阶段的换相转矩脉动能够得到有效地抑制,提出了运用PWMONPWM调制方式抑制非换相转矩脉动,从而提高低转速永磁无刷直流电机的转矩控制精度。然后在Matlab/Simulink仿真环境里搭建了仿真模型,用以研究验证所提出的控制策略,所得的仿真结果表明所设计的控制系统可以得到良好的性能,PWMONPWM调制方式能够使得非换相转矩脉动得到有效抑制。以仿真结果为基础,论文设计制作了主要包括功率驱动电路和转子位置信号检测电路两部分的控制系统硬件电路。功率驱动电路部分以驱动芯片IR21367为核心搭建而成,同时还有光耦隔离电路和过流过压保护电路；转子位置信号检测电路作为无位置传感器控制系统的重要部分,本文为其设计了模拟中性点过零检测法电路,达到检测反电动势过零点的目的。在CCS3.1软件编译环境下用C语言完成控制系统软件的编程,由于采用了模块化编程思想,使其具有较好的扩展性和通用性,方便用户的编程设计。最后对整个控制系统进行充分调试,在确定了控制系统的可靠性和稳定性之后,得出了电机一系列的工作波形,并对转速数据进行处理,得出了电机转速曲线。通过结果分析可知,本文所设计的基于无位置传感器的控制系统,不但能够稳定运行,而且比有位置传感器的控制系统取得更好的控制效果。

关键词：永磁无刷直流电机无位置传感器反电动势法非换相转矩脉动 TMS320F2812

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医用手术动力无刷直流电机无传感器控制系统设计的初步研究

医用手术动力无刷直流电机无传感器控制系统设计的初步研究

引用

作者：韦日益重庆大学

学位级别：硕士

无刷直流电机在医疗器械产品、微电子产品、工业控制以及普通家用电器等生产和消费领域中应用越来越广泛,而传统的带转子位置传感器的无刷直流电机控制方法在实际应用中呈现出越来越多的局限性,特别是在医疗器械领域,这里要求手持器械... 详细信息

无刷直流电机在医疗器械产品、微电子产品、工业控制以及普通家用电器等生产和消费领域中应用越来越广泛,而传统的带转子位置传感器的无刷直流电机控制方法在实际应用中呈现出越来越多的局限性,特别是在医疗器械领域,这里要求手持器械中的无刷直流电机在轻巧、紧凑、高效、操作简单的同时,还能够在高温消毒,手术污水侵蚀等情况下安全平稳运行。特殊的应用环境和极高的应用要求,使得无刷直流电机在这些应用中的局限性越发明显。因此,基于无位置传感器的电机转子检测方法及其控制方法越发的受到关注,其中“反电动势”无刷直流电机转子位置检测方法由于其简单、易于实现且可靠性较好等特点,逐渐受到了人们的青睐,也成为了无刷直流电机无传感器转子位置检测及控制研究的热点和主流。论文在介绍无刷直流电机的发展历史、运行原理以及数学模型的基础上,分析了反电动势法、三次谐波法等无刷直流电机的无传感器位置检测方法,设计了一个基于ARM Cortex-M3微控制器的无刷直流电机转子位置无传感器检测控制系统。由于ARM芯片LM3S811具有低成本、高性能、智能化等特点,使用其做控制核心,能够在简化系统构成、降低系统成本的基础上,实现较强的系统性能,并能够满足多场合的应用需求。根据预实验获得的数据,文章验证了转子位置检测方案的正确性。最后,文章确定了系统总体检测和控制逻辑,电机启动方法,转子位置检测方法,电机控制方法,并设计了整个系统电路,同时编写了信号检测代码和电机控制代码。最后,文章确立了以TI公司的LM3S811为控制核心,结合IR公司的驱动芯片IR2101,以及Vishay Siliconix公司生产的功率开关管IRFR024,完成了系统硬件电路的设计;同时对整个软件运行过程,给出了程序运行的流程图,并针对运行过程的信号检测和电机控制作了详细介绍说明。利用Keil for ARM的开发环境,完成了程序的编写。最后通过对电机运行情况的简单分析,论证了检测方法的正确性与实际可行性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器位置检测反电动势法 LM3S811

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基于dsPIC的BLDCM无位置传感器控制系统研究

基于dsPIC的BLDCM无位置传感器控制系统研究

引用

作者：刘二利大连理工大学

学位级别：硕士

无刷直流电动机(Brushless Direct Current Motor，简称BLDCM)是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机，它是以电子换相代替机械换相。传统的无刷直流电机装有外置式位置传感器，控制器... 详细信息

无刷直流电动机(Brushless Direct Current Motor，简称BLDCM)是随着电力电子技术的发展和新型永磁材料的出现而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机，它是以电子换相代替机械换相。传统的无刷直流电机装有外置式位置传感器，控制器是靠获取位置传感器的信息来确定转子位置的，而本文研究的无位置传感器控制技术，控制器是靠获取电机的电压和电流信息来确定转子的位置的。这种技术不但克服了外置式位置传感器的诸多弊病，而且进一步拓宽了无刷直流电机的应用领域。随着无刷直流电机在各个领域的广泛应用，无位置传感器控制方法的优势也越来越明显。论文采用传统的“反电势法(Back Electromotive Force，简称BEMF)”控制技术，详细分析了“反电势法”无刷直流电机控制原理，深入研究了反电势过零检测方法，设计了简单而实用的反电势过零检测电路，并对检测电路移相产生的转子位置误差进行了分析，在软件中给出了补偿方法。针对电机在低转速时反电动势比较小不容易检测的特点，采用了“三段式”起动技术，并对“三段式”起动技术中转子定位、外同步加速和外同步到自同步的切换进行了详细的分析。文中以电动自行车用无刷直流电机为样机，以dsPIC30F3011单片机为控制器，设计了“反电势法”无刷直流电机无位置传感器控制系统的硬件电路，详细介绍了电路各个组成部分的工作原理，同时介绍了控制系统中采用的硬件抗干扰措施。结合dsPIC30F3011单片机的特点，充分利用其片内的资源，设计了系统的软件。实验结果表明系统能够控制电机顺利起动，而且实现了电机正确的换相和稳定的运行，证明了系统设计的可行性。

关键词：无刷直流电动机无位置传感器反电动势法三段式起动

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基于DSP的无传感器无刷直流电机控制系统的设计

基于DSP的无传感器无刷直流电机控制系统的设计

引用

作者：胡万坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

该文基于TMS320LF2407DSP芯片对无传感器的无刷直流电动机控制系统进行了设计,详细讨论了在去掉传感器的情况下无刷直流电机的如何实现换相以及速度提取的问题,并且进行了相应的系统硬件、软件设计.文中首先综述了目前国内外无刷直流电... 详细信息

该文基于TMS320LF2407DSP芯片对无传感器的无刷直流电动机控制系统进行了设计,详细讨论了在去掉传感器的情况下无刷直流电机的如何实现换相以及速度提取的问题,并且进行了相应的系统硬件、软件设计.文中首先综述了目前国内外无刷直流电机的使用情况,简要介绍了几种无传感器无刷直流电动机的控制策略和实现方案,并且对各种方案进行了比较.并对系统所选DSP控制芯片的结构和特点做了介绍.针对在去掉传感器的情况下如何实现正确换相、如何进行速度提取等问题,该文结合DSP芯片高速的处理能力和丰富的片上资源,对原有的一些处理方法进行了改进,进行了相应软件的设计.在系统硬件的设计中,由于采用片上资源特别丰富、处理能力特别强的DSP作为控制芯片;采用具有较高集成度、较高驱动能力的IR2130作为驱动芯片;由于同时进行了一些硬件软化的设计,所以整个系统硬件电路比较简单、结构比较紧凑,从而大大提高了系统工作的可靠性.

关键词：无传感器控制反电动势法 DSP 无刷直流电动机

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基于相位自学习方法的双模控制系统设计

基于相位自学习方法的双模控制系统设计

引用

作者：周宽江苏大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,交通拥堵问题越来越严重。电动自行车作为一种广泛使用的代步工具,凭借其便捷灵活、价格低廉等优点,成为人们短距离外出的最佳选择。传统电动自行车通常使用无刷直流电机作为动力源,采用霍尔传感器为电机驱动控制提供转... 详细信息

随着社会的发展,交通拥堵问题越来越严重。电动自行车作为一种广泛使用的代步工具,凭借其便捷灵活、价格低廉等优点,成为人们短距离外出的最佳选择。传统电动自行车通常使用无刷直流电机作为动力源,采用霍尔传感器为电机驱动控制提供转子位置信息,但霍尔传感器在使用中容易出现故障。无位置传感器控制通过采样电机本体信号确定换相点,省略了霍尔传感器,提高了系统稳定性,然而在重载状态下,电机启动成功率低,启动力度小,转动过程中换相噪声大。本文将两种策略相结合,在霍尔正常时使用位置传感器信号换相,霍尔故障时使用无位置传感器控制策略换相,设计出一种双模控制策略,并在此基础上提出一种相位自学习方法。结果表明双模控制策略能够自适应电机工作状态,拓宽控制器使用范围,增强电动自行车运行可靠性,减少维修成本。论文首先介绍了无刷直流电机和“反电动势法”的运行原理,重点研究了反电动势提取过程中滤波电路导致的端电压相移问题,并分析在反电动势过零点信号采集过程中,硬件滤波器移相和系统运行时间消耗等误差因素,设计软件延时补偿策略;同时针对无位置传感器控制状态下,电机启动或低速旋转过程中,反电动势信号不明显等问题,采用成熟的三段式启动法控制策略;此外对于绕组电感特性导致的换相过程中母线电流脉动,结合重叠换相法,以前一相位瞬时电流为标准,全开上管进行抑制。最后,本文根据反电动势相位与霍尔值之间对应关系,提出相位自学习控制方法,并对其中霍尔传感器60°排列和单霍尔故障状态下的学习过程进行了详细阐述。采用LKS32MC081C8T8为系统核心,设计了无刷直流电机双模控制系统的硬件电路,并采用自举升压电路解决控制芯片驱动能力不足等问题;在Keil平台上完成了整套系统控制逻辑的编写,实现了无刷直流电机的软件设计;通过试验台测试、上车测试和测功机测试等检验流程,验证了本套控制系统的可行性。

关键词：双模控制相位自学习反电动势法自适应控制

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