检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2021年第4期42卷 41-49页

作者：朱俊杰黄海燕中南林业科技大学计算机与信息工程学院长沙410004

针对传统无位置传感器无刷直流电机控制技术存在换相误差这一问题,本文提出了一种基于转子角度观测器的换相误差闭环校正方法。在系统分析换相误差产生机理的基础上,通过建立ui转子角度观测器模型,在线实时获取电机转子位置,将电机总换... 详细信息

针对传统无位置传感器无刷直流电机控制技术存在换相误差这一问题,本文提出了一种基于转子角度观测器的换相误差闭环校正方法。在系统分析换相误差产生机理的基础上,通过建立ui转子角度观测器模型,在线实时获取电机转子位置,将电机总换相误差归一化为反电势与相电流间的相位差,并进行校正。相较于传统无位置传感器控制技术,本文提出的方法可以在较宽的电机转速范围内进行换相误差精准校正,并具有较高的鲁棒性。仿真与实验结果表明,基于本文提出换相误差校正策略能获得精准换相点,转矩脉动明显降低,尤其是在换相期间,校正后相电流脉动从42%减小到18%左右。

关键词：无刷直流电机无位置传感器转子角度观测换相误差校正

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无刷直流电机无位置传感器换相方法研究

无刷直流电机无位置传感器换相方法研究

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作者：林浩哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

永磁无刷直流电机具有高效率和高功率密度,并因其优良的控制特性和机械特性在诸多领域中获得了广泛应用。其中由逆变器构成的换相电路起到电子换相的作用,即改变合成磁动势方向。为了实现换相控制,必须对转子位置信息进行检测,传统的有... 详细信息

永磁无刷直流电机具有高效率和高功率密度,并因其优良的控制特性和机械特性在诸多领域中获得了广泛应用。其中由逆变器构成的换相电路起到电子换相的作用,即改变合成磁动势方向。为了实现换相控制,必须对转子位置信息进行检测,传统的有位置传感器无刷直流电机的驱动技术工艺复杂、受工作运行环境限制等诸多问题,这些问题在一定程度上限制了无刷直流电机的应用范围。因此无位置传感器无刷直流电机关键技术的进一步研究具有重要的实际应用价值和意义。本文以无位置传感器技术为主要研究内容,针对几个关键的技术问题进行讨论,即转子位置辨识方法、电机起动方法、换相误差产生原因及换相误差补偿。并对这几个问题进行仿真以及实验的研究验证。反电动势法因为其原理简单、容易实现、成本较低等优点成为无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法的主要方法,因为电机反电动势不易直接检测,通常通过检测端电压信号的过零点,但是这种方法需要重新构造电机的虚拟中性点,增加了额外的硬件电路,并且重构的虚拟中性点与电机实际中性点的电位并不一定总是相等的。因此本文根据电机的电压方程,利用线电压差法检测反电动势过零点,该方法无需重新构造电机中性点,不增加电机的硬件电路,适用范围更广泛。在线电压差检测反电动势过零点方法的基础上,分析产生换相误差的原因。首先从滤波电路的特性入手,分析滤波电路产生的滞后换相误差。线电压差法无位置传感器控制技术续流过程会导致采样的线电压差通过滤波后发生畸变,使换相信号超前。针对这一问题,本文从换相期间的续流过程入手,通过分解线电压差信号,分析超前换相的产生机理。为了解决无刷直流电机运行时存在换相误差的问题,分析了换相误差角度和线电压差积分值的数学关系,同时考虑了续流过程对线电压差积分值的影响,在此基础上提出了一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差校正方法。与传统换相补偿方法相比,该方法不需要重新构造电机的虚拟中性点,积分边界容易确定,补偿算法简单。分析了无位置传感器无刷直流电机采样反电动势过零点时遇到的不平衡过零点的产生原因,并且提出了一种新型的补偿方法。针对无位置传感器的起动问题,根据定子铁芯饱和效应,分析了绕组等效电感和转子位置的关系,根据这个关系提出一种判断转子初始位置的方法。在电机外同步加速阶段,通过短脉冲和长脉冲驱动电机并检测转子所在扇区,脉冲加速电动机的同时也动态提供转子位置信息,并且这个过程不会产生反向的电磁转矩干扰电机起动过程。电机起动方案的最后一步,自同步切换阶段,本文提出有效的同步切换策略,使电机从外同步级切换到自同步级。采用以下策略:当连续检测到由反电动势提供的转子位置信息时,继续增加电动机速度。然后关闭逆变器,让电机开始自由减速。此时,检测转子位置信息以操作电动机换向。在自由减速过程中,自同步信号中没有高频PWM干扰。在Matlab/Simulink中完成了无位置传感器无刷直流电机控制系统的仿真研究,搭建了带有位置传感器无刷直流电机控制系统和无位置传感器无刷直流电机控制系统及其换相补偿策略的仿真。同时对比了由位置传感器产生的换相信号和补偿后无位置传感器产生的换相信号,证明无位置传感器方法的有效性。最后,构建了以FPGA为核心的系统实验平台,在传统无位置传感器无刷直流电机方法的基础上,增加了换相误差补偿策略模块。实验结果证明了理论的正确性和硬件系统的有效性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器反电动势线电压差换相误差校正三段式起动

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无刷直流电机无位置传感器控制系统的研究

无刷直流电机无位置传感器控制系统的研究

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作者：常英健哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

无刷直流电机是一种性能优异、应用广泛的新型特种电机,传统的有位置传感器无刷直流电机应用理论及控制策略已得到充分研究,但用于获取转子位置信息的各种类型位置传感器不仅给电机本体带来了工艺上的复杂性,而且易受外界因素干扰,系统... 详细信息

无刷直流电机是一种性能优异、应用广泛的新型特种电机,传统的有位置传感器无刷直流电机应用理论及控制策略已得到充分研究,但用于获取转子位置信息的各种类型位置传感器不仅给电机本体带来了工艺上的复杂性,而且易受外界因素干扰,系统可靠性难以得到保证,因此研究无刷直流电机无位置传感器控制系统具有重要的实际意义。本文以无刷直流电机无位置传感器控制技术为研究内容,以工程实现和技术标准化为目的,针对无位置传感器条件下,无刷直流电机控制技术的几个关键问题,即电机启动方法、转子位置检测方法、换相误差校正策略等展开了较为深入的理论分析、系统仿真与实验研究。反电动势三次谐波法因谐波含量少、无需深度低通滤波、低速运行段更容易检测等优点逐渐成为转子位置检测可靠方法之一。本文首先对无刷直流电机反电动势波形进行了傅里叶级数分析,通过对全桥PWM调制方式特性的理论推导,详细分析了传统反电动势三次谐波法原理,并设计了改进的反电动势三次谐波过零转子位置辨识理论。该方法不依赖电机参数,无需重构电机中性点,并且为反电动势三次谐波幅值提供了三倍增益,理论上具备更佳的低速性能。针对改进的转子位置辨识方法,分析了在准确、超前及滞后换相情况下,反电动三次谐波的波形,设计了一种基于反电动势三次谐波积分的换相误差闭环校正算法。利用换相点前后相邻60°电角度区间的积分差值作为PI调节器的反馈,自动校正换相误差。电机启动问题是实现无位置传感器控制的一个难点所在,本文分析了绕组等效电感与转子位置的相对关系,通过施加一系列三相检测电压矢量,再对比矢量作用结束时刻直流母线电流响应的大小关系实现转子初始位置定位。电机加速过程中,以两相电压矢量驱动电机,通过施加两个相位差为120°的三相检测电压矢量,比较直流母线电流响应的大小关系跟踪转子位置,并且电流响应差值正比于相间反电动势差值,更容易检测。设计了基于Simulink和DSP Builder的模型化程序仿真文件,对无位置传感器控制技术进行了仿真研究。构建了以FPGA为核心的系统实验平台,采用了贝塞尔滤波、FIR数字滤波、中值平均滤波、脉冲防抖滤波等信号处理技术,进行了无刷直流电机无位置传感器控制系统的性能试验,试验结果验证了论文提出的系统整体实现方案的有效性与可行性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器反电动势三次谐波换相误差校正启动控制

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无刷电机伺服驱动与闭环调速系统设计

无刷电机伺服驱动与闭环调速系统设计

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作者：郑晨辽宁石油化工大学

学位级别：硕士

无刷直流电机具有高效率和高功率密度,并因其优良的控制特性和机械特性在诸多领域中获得了广泛应用。其中由逆变器构成的换相电路起到电子换相的作用,即改变合成磁动势方向。为了实现换相控制,必须对转子位置信息进行检测,传统的有位置... 详细信息

无刷直流电机具有高效率和高功率密度,并因其优良的控制特性和机械特性在诸多领域中获得了广泛应用。其中由逆变器构成的换相电路起到电子换相的作用,即改变合成磁动势方向。为了实现换相控制,必须对转子位置信息进行检测,传统的有位置传感器无刷直流电机的驱动技术工艺复杂、受工作运行环境限制等诸多问题,这些问题在一定程度上限制了无刷直流电机的应用范围。因此无位置传感器无刷直流电机关键技术的进一步研究具有重要的实际应用价值和意义。本文以无位置传感器技术为主要研究内容,针对几个关键的技术问题进行讨论,即转子位置辨识方法、电机起动方法、换相误差产生原因及换相误差补偿。并对这几个问题进行仿真以及实验的研究验证。本文根据电机的电压方程,利用线电压差法检测反电动势过零点,该方法无需重新构造电机中性点,不增加电机的硬件电路,适用范围更广泛。在线电压差检测反电动势过零点方法的基础上,分析产生换相误差的原因。从换相期间的续流过程入手,通过分解线电压差信号,分析超前换相的产生机理。分析了换相误差角度和线电压差积分值的数学关系,同时考虑了续流过程对线电压差积分值的影响,在此基础上提出了一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差校正方法。针对无位置传感器的起动问题,根据定子铁芯饱和效应,分析了绕组等效电感和转子位置的关系,根据这个关系提出一种判断转子初始位置的方法。在电机外同步加速阶段,通过短脉冲和长脉冲驱动电机并检测转子所在扇区,脉冲加速电动机的同时也动态提供转子位置信息,并且这个过程不会产生反向的电磁转矩干扰电机起动过程。电机起动方案的最后一步,自同步切换阶段,本文提出有效的同步切换策略,使电机从外同步级切换到自同步级。在Matlab/Simulink中完成了无位置传感器无刷直流电机控制系统的仿真研究,搭建了带有位置传感器无刷直流电机控制系统和无位置传感器无刷直流电机控制系统及其换相补偿策略的仿真。同时对比了由位置传感器产生的换相信号和补偿后无位置传感器产生的换相信号,证明无位置传感器方法的有效性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器反电动势线电压差换相误差校正三段式启动

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基于线电压差积分的无刷直流电机无位置传感器控制方法

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电气传动 2023年第5期53卷 3-9页

作者：龚轩林王君艳上海交通大学电气工程系上海200240

针对无刷直流电机换相误差在转速变化时难以准确测量的问题,分析了电机线电压差积分和电机转角之间的关系,证明了电机准确换相点处的线电压差积分值在不同工况下均为定值,基于此提出了无刷直流电机无位置传感器精确换相控制方法。此外,... 详细信息

针对无刷直流电机换相误差在转速变化时难以准确测量的问题,分析了电机线电压差积分和电机转角之间的关系,证明了电机准确换相点处的线电压差积分值在不同工况下均为定值,基于此提出了无刷直流电机无位置传感器精确换相控制方法。此外,为减小滤波后的波形畸变,保证积分值的准确性,设计了具有群时延特性的有限冲击响应(FIR)数字滤波器。仿真和实验结果表明,线电压差积分大小能准确反映电机的换相误差情况,所提方法使电机在转速变换时也具有良好的换相精度。

关键词：线电压差积分换相误差校正有限冲击响应滤波器无刷直流电机

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