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一种单相直流无刷无位置传感器电机

一种单相直流无刷无位置传感器电机

引用

作者：陈波何义松 610000 四川省成都市龙泉驿区龙泉蔚蓝路2号2栋3单元903号

本实用新型公开了一种单相直流无刷无位置传感器电机，本实用新型提供的电机采用单相直流无刷变气隙结构，气隙的隙距从进入端沿结束端方向减小，这样的气隙结构造就气隙磁通随着转子磁极与定子齿相对位置变化而成函数关系变化。通过电... 详细信息

标准号: CN213547204U

本实用新型公开了一种单相直流无刷无位置传感器电机，本实用新型提供的电机采用单相直流无刷变气隙结构，气隙的隙距从进入端沿结束端方向减小，这样的气隙结构造就气隙磁通随着转子磁极与定子齿相对位置变化而成函数关系变化。通过电流取样电阻R6单片机得到现在线圈中的电流值，该电流与无刷电机转子的位置和转速呈函数关系，通过该电流即可计算当前转子位置。电机采用无位置传感器，驱动电路工作不受电机振动及温升影响，提高了电机的可靠性。

关键词：本实用新型电机函数关系直流无刷无位置传感器电机电流取样电阻无刷电机转子无位置传感器相对位置变化电机振动气隙磁通气隙结构驱动电路转子磁极转子位置变气隙单片机定子齿结束端进入端减小气隙温升隙距

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高压无位置传感器无刷直流电机控制器的研究与设计

高压无位置传感器无刷直流电机控制器的研究与设计

引用

作者：杨达湖南大学

学位级别：硕士

无刷直流电机因其优良的特性被广泛应用于各行各业,近年来,新能源汽车产业,机器人技术,航天科技等新技术新产业的出现和发展都可以看到无刷直流电机的身影,对无刷直流电机有着越来越大的社会需求,可以预见,随着相关产业越来越成熟,无刷... 详细信息

无刷直流电机因其优良的特性被广泛应用于各行各业,近年来,新能源汽车产业,机器人技术,航天科技等新技术新产业的出现和发展都可以看到无刷直流电机的身影,对无刷直流电机有着越来越大的社会需求,可以预见,随着相关产业越来越成熟,无刷直流电机将有着越来越广阔的前景。本文为一款工业用电镐设备设计一款无位置传感器无刷直流电机的控制器。本论文将依托实际的控制器设计实现对无位置传感器无刷直流电机控制进行深入的研究,并设计出一款样机。首先介绍说明了无刷直流电机的发展历程和其社会需求,以及对其进行研究的意义。并对无刷直流电机控制研究的重要问题进行了介绍。对无刷直流电机基本结构组成进行了细致的说明,叙述了电机运转的基本原理,并用数学分析方法结合电机的物理特性得到了电机的数学模型,为后续章节分析奠定基础。其次电机控制策略中选出使用最为广泛的反电动势法进行重点分析。说明了反电动势法不同控制方式中滤波器的影响。并对反电动势法中直流母线中点电压比较法,虚拟中性点法,计算法,下降沿A/D采样法进行了细致的数学分析,并进行了比较。对广泛使用的三段式起动法的原理进行了详细的描述,并且创新的采用了数学方法对起动原理进行了深入的分析。利用MATLAB仿真软件对无刷直流电机及其控制系统进行了仿真分析。最后在选取下降沿A/D采样检测法进行控制基础上,设计完成电机控制器电路,详细说明了各个模块的功能和实现方式。巧妙的使用了放大器的截止功能,过滤较高的电压信号,使得微控制器可以用A/D检测到反电动势过零点。绘制了无刷直流电机控制器的电路板,制作了控制器的样机。同时,对软件各个功能的细节做了详细的介绍,并仔细说明了可能会在实际开发过程中遇到的问题。对起动问题的软件实现进行了实际的说明。对转速控制实现方式进行了优化。给出了引起电机换相干扰问题的说明。在此样机的基础上编写了软件并进行测试。

关键词：无刷直流电机下降沿A/D检测三段式起动数学分析无位置传感器

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表贴式永磁同步电动机无位置传感器全速度范围控制研究

表贴式永磁同步电动机无位置传感器全速度范围控制研究

引用

作者：付会彬山东科技大学

学位级别：硕士

永磁同步电动机(PMSM)以其高效率、高功率密度、高功率因数等优点,广泛地应用于各种工业和民用系统中。作为PMSM运行的重要参数,转子位置不仅用于磁场定向,还用于计算转速,为速度环提供实时转速信息。传统的永磁同步电动机获取转子位置... 详细信息

永磁同步电动机(PMSM)以其高效率、高功率密度、高功率因数等优点,广泛地应用于各种工业和民用系统中。作为PMSM运行的重要参数,转子位置不仅用于磁场定向,还用于计算转速,为速度环提供实时转速信息。传统的永磁同步电动机获取转子位置主要靠光电编码器、旋转变压器等机械传感器,但机械传感器不仅提高了系统成本,并且使得电机系统变得更加复杂,转子轴向长度增加,不利于电机的使用和维护。为了解决由机械传感器带来的不利因素,永磁同步电动机无传感控制技术被提出并受到广泛的关注。本文以表贴式永磁同步电动机(SPMSM)作为研究对象,研究全速度范围的无速度传感器控制,提出了一种新型的初始转子位置估计方法—一虚拟电压矢量注入法,并根据推导的虚拟电压矢量注入法的原理通过实验进行SPMSM初始转子位置估计。本文首先总结了永磁同步电动机的结构分类及其控制技术的发展历程和现状,对现有的PMSM无传感器控制策略作出了详细的介绍。其次,分别建立PMSM在定子三相静止坐标系、两相静止坐标系和转子同步坐标系下的数学模型,并详细阐述了 PMSM的矢量控制原理和SVPWM调制原理,最终选择id=0的控制方法,搭建仿真模型,并对PMSM的矢量控制系统的控制性能进行仿真验证。然后,对SPMSM低速控制时常用的脉振高频电压注入法的无传感控制原理进行推导,由于脉振高频电压注入法的电机初始转子估计过程复杂,且存在滤波和调制等环节,提出一种新型的转子初始位置估计方法——电压矢量注入法,并对所提出的方法的原理进行分析推导。随后,对SPMSM中高速控制的MRAS方法的原理进行推导,并分析低速时高频电压注入和高速时模型参考自适应的性能,通过加权法,将两者估计的转子速度、位置信息结合起来,使转速从低速到高速平稳过渡。最后,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,对SPMSM的全速度范围无位置传感器控制进行仿真验证。文章的最后,搭建基于虚拟电压矢量注入的转子初始位置估计实验平台,包括实验平台的硬件部分和软件部分。对所提出的虚拟电压矢量注入法进行SPMSM初始位置检测实验,实验结果验证了本文所提出的虚拟电压矢量注入方法估计转子初始位置的精确性和可行性。

关键词：表贴式永磁同步电动机无位置传感器高频电压注入模型参考自适应虚拟电压矢量注入方法

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单相直流无刷无位置传感器电机、驱动及电源管理电路

单相直流无刷无位置传感器电机、驱动及电源管理电路

引用

作者：陈波何义松 610000 四川省成都市龙泉驿区龙泉蔚蓝路2号2栋3单元903号

本实用新型公开了单相直流无刷无位置传感器电机、驱动及电源管理电路，本实用新型提供的电机采用单相直流无刷变气隙结构，气隙的隙距从进入端沿结束端方向减小，这样的气隙结构造就气隙磁通随着转子磁极与定子齿相对位置变化而成函数... 详细信息

标准号: CN213461271U

本实用新型公开了单相直流无刷无位置传感器电机、驱动及电源管理电路，本实用新型提供的电机采用单相直流无刷变气隙结构，气隙的隙距从进入端沿结束端方向减小，这样的气隙结构造就气隙磁通随着转子磁极与定子齿相对位置变化而成函数关系变化。通过采集电机工作状态下线圈中的电流值，该电流与无刷电机转子的位置和转速呈函数关系，通过该电流即可计算当前转子位置。电机采用无位置传感器，提高了电机的可靠性。

关键词：本实用新型电机函数关系直流无刷无位置传感器电机电机工作状态电源管理电路无刷电机转子无位置传感器相对位置变化气隙磁通气隙结构转子磁极转子位置变气隙定子齿结束端进入端下线圈减小气隙隙距采集驱动

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无刷直流电机无位置传感器关键控制技术研究

无刷直流电机无位置传感器关键控制技术研究

引用

作者：刘雨锋江西理工大学

学位级别：硕士

无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)以寿命长、工作稳定、维护方便等优点,在电器设备、交通工具、航空航天和工业自动化有着广泛的需求。由于在某些恶劣的工作环境中不能使用位置传感器,且无位置传感器可使电机的体积减小、降低机... 详细信息

无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)以寿命长、工作稳定、维护方便等优点,在电器设备、交通工具、航空航天和工业自动化有着广泛的需求。由于在某些恶劣的工作环境中不能使用位置传感器,且无位置传感器可使电机的体积减小、降低机械加工难度和成本,因此BLDCM主要集中在转子无位置传感器的控制策略研究。本文针对其转子初始位置辨识及起动策略、反电势(Back Electromotive Force,back-EMF)过零点检测方法、转子位置误差以及补偿分析、系统软硬件设计等相关问题进行了深入研究。本文主要研究的内容包括以下几个方面:1.无位置传感器起动策略。根据定子铁心饱和法注入不同方向的电压脉冲矢量,再根据响应电流值的大小来判断出转子所在30°电角度范围的初始区间。精确的定位转子位置后,再结合使用一种软件升压升频的方法对BLDCM进行顺利启动。2.基于端电压法的反电势检测。通过检测断开相绕组端电压,采用了软件计算法与硬件电路提取法两种手段确定反电动势过零点时刻,再延时30°电角度,可获取转子的位置信号。针对实验带来的相位延时进行了相关补偿校正。3.基于扰动观测器的反电势检测。将BLDCM方程中非线性项的反电势视为干扰量,基于线性理论的方法构建出扰动观测器结构。设计了通过软件消除观测器输出干扰脉冲的原理及方法。最后的实验结果表明,观测器可以获取较好位置估算精度,最后验证了方法的可行性。4.系统软硬件设计。硬件部分设计包含基于TMS320F28335为核心的控制系统及其外围电路与基于PS21865为核心的驱动系统及其保护电路,软件部分给出了程序主体框架的程序流程图。本文相关控制算法在该设计的实验平台上进行了验证。

关键词：无刷直流电机无位置传感器反电势法转子初始位置起动方法

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电动燃油泵用永磁同步电机的无位置传感器模型预测控制

电动燃油泵用永磁同步电机的无位置传感器模型预测控制

引用

作者：丁立江苏大学

学位级别：硕士

电动燃油泵作为多电飞机能源系统中的基础设备之一,其合理的燃油供给是整个飞机能源系统的重中之重,对油泵电机的控制提出了更高要求。本文以一台三相9/6极永磁同步油泵电机为研究对象,在对其结构特点、工作原理和数学模型分别展开分析... 详细信息

电动燃油泵作为多电飞机能源系统中的基础设备之一,其合理的燃油供给是整个飞机能源系统的重中之重,对油泵电机的控制提出了更高要求。本文以一台三相9/6极永磁同步油泵电机为研究对象,在对其结构特点、工作原理和数学模型分别展开分析的前提下,从应对燃油泵恶劣的工作环境以及提升油泵电机控制性能的角度下,提出了一种基于新型滑模观测器（Sliding mode observer,SMO）的无位置传感器模型预测控制策略。该策略不需要机械位置传感器来实时检测电机转子位置和转速,提升了电动燃油泵系统的可靠性,并且控制效果良好。本文的主要研究内容可以列举为以下几点:1.分析了三相9/6极永磁同步油泵电机的结构特点、静态特性以及工作原理,构建了电机在三相静止和两相旋转坐标系下的数学模型,为后文新型SMO电机位置估算模块与模型预测控制奠定基础。2.针对传统滑模观测器采用反正切和微分运算求取电机转子位置和转速时误差较大,毛刺多的问题,设计了TypeⅡ型跟踪环路对SMO估计的两相等效反电动势的角频率和相角信息进行提取,实现了对电机转子位置角和转速信息的无差跟踪。3.研究了滑模模型预测控制,由预测模型预测得到定子电压和电流作为新型SMO的输入来获得电机转子位置和转速,之后,用当前时刻d、q轴定子电流和新型SMO估算所得的转子位置角来预测下一个时刻d、q轴电流,并根据代价函数来选取最优开关电压矢量,控制思想简单直接,在此系统中不需要传统的电流环,避免了对电流环PI的参数调节,且新型SMO高精度估算转子位置角又进一步的提升了系统控制性能。4.设计了系统实验所需硬件驱动控制电路,主要由电源、控制器、SCI通信、电流检测与保护以及驱动等几个模块组成,并编写了相应的软件程序,主要为模型预测控制算法、电机位置辨识算法、上位机通讯、电流A\D采集、电流保护等。5.搭建了三相9/6极永磁同步油泵电机实验测试平台,并制订了详细的实验方案,进行了相应的实验研究,验证了模型预测无位置控制策略的正确性及有效性,满足了电动燃油泵的应用需求。

关键词：永磁同步电机模型预测控制无位置传感器滑模观测器 TypeⅡ型跟踪环路

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一种具有导热功能的无位置传感器永磁平面电机安装结构

一种具有导热功能的无位置传感器永磁平面电机安装结构

引用

作者：张莉 241000 安徽省芜湖市弋江区高教园区文津西路16号

本实用新型公开了一种具有导热功能的无位置传感器永磁平面电机安装结构，包括电机主体和安装座，所述电机主体的下方连接有安装座，且电机主体的下端安装有散热板，并且散热板的外侧设置有空腔，所述空腔开设在安装座的内部，且安装座... 详细信息

标准号: CN214101030U

本实用新型公开了一种具有导热功能的无位置传感器永磁平面电机安装结构，包括电机主体和安装座，所述电机主体的下方连接有安装座，且电机主体的下端安装有散热板，并且散热板的外侧设置有空腔，所述空腔开设在安装座的内部，且安装座的下方设置有橡胶吸盘，并且橡胶吸盘的上端连接有安装管，所述安装管的内部设置有密封塞。该具有导热功能的无位置传感器永磁平面电机安装结构设置有橡胶吸盘、安装管和密封塞，可通过橡胶吸盘将安装座和支撑面之间进行连接，对电机主体进行安装固定，无需对支撑面进行预留孔的开设，且可通过密封塞在安装管内的移动提高橡胶吸盘的吸附力，保证其安装稳定性，装置的安装位置不受孔位限位，适应性强。

关键词：橡胶吸盘安装座电机主体安装管密封塞无位置传感器永磁平面电机安装结构导热功能散热板支撑面安装稳定性本实用新型安装固定内部设置外侧设置吸附力预留孔上端空腔孔位下端限位移动保证

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双边开关磁阻直线发电机无位置传感器发电控制研究

双边开关磁阻直线发电机无位置传感器发电控制研究

引用

作者：怀仲康中国矿业大学

学位级别：硕士

双边型开关磁阻直线发电机(DSRLG)具有结构简单坚固、成本低、容错率高、适应能力强等优点,特别适合应用在恶劣的环境中。该发电机在运行过程中需要利用动子的位置信息,若使用位置传感器来获取位置信息,会增加整个发电系统的体积,增加... 详细信息

双边型开关磁阻直线发电机(DSRLG)具有结构简单坚固、成本低、容错率高、适应能力强等优点,特别适合应用在恶劣的环境中。该发电机在运行过程中需要利用动子的位置信息,若使用位置传感器来获取位置信息,会增加整个发电系统的体积,增加系统的复杂程度,无法发挥出DSRLG的优势,而使用无位置传感器的控制方式,可以避免这种问题。本文首先分析了几种开关磁阻电机无位置传感器控制的方法,并对这几种方法进行对比。其次研究了DSRLG发电运行的基本原理,并对本文所使用的硬件实验平台进行了介绍。随后介绍了一种无位置传感器全导通控制的方法,这种方法无需考虑动子的位置信息,并且不需要考虑电机的启动过程,只需要对绕组上的相电流进行斩波控制。研究全导通控制方法时,在MATLAB/Simulink软件中建立DSRLG系统的模型,在模型上进行仿真,并在实验平台上进行实验,验证了全导通控制方式的可行性。在进一步研究无位置传感器控制中,提出了一种基于线性磁链段估测位置的方法,并且在全导通控制的基础上,对这种方法进行了改进,使用一元线性回归方程来得到动子位置与采样序列号之间的关系,同时在一个周期里,利用两段线性磁链部分来估测位置,仿真和实验结果的对比,证明了这种优化方式可以有效提高位置估测的准确性。在全导通和位置估测的基础上,提出了一种无位置传感器混合控制的方法。这种混合控制的方法基于一相绕组的全导通控制,利用全导通相来估测动子的位置,将位置信息用于常规相绕组的位置控制中。通过仿真与实验结果的对比,验证了这种混合控制方法的可行性。同时将混合控制方法与全导通控制方法进行对比,总结了这两种控制方法各自的优缺点。

关键词：双边开关磁阻直线发电机无位置传感器全导通控制位置估测

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永磁同步电机全速范围无位置传感器复合控制研究

永磁同步电机全速范围无位置传感器复合控制研究

引用

作者：刘坤亮大连交通大学

学位级别：硕士

高性能矢量控制调速系统需要精确的电机转子转速和位置信息。传统的电机转速和位置信息主要由机械传感器获得,这些机械传感器的使用会增加调速系统的成本、占用一定的空间并且容易受到外界因素的干扰,所以无位置传感器技术成为近年来电... 详细信息

高性能矢量控制调速系统需要精确的电机转子转速和位置信息。传统的电机转速和位置信息主要由机械传感器获得,这些机械传感器的使用会增加调速系统的成本、占用一定的空间并且容易受到外界因素的干扰,所以无位置传感器技术成为近年来电机调速领域研究的热点。在全转速范围内,目前还没有一种单一且成熟的无位置传感器控制策略能够精确地估算永磁同步电机转子转速和位置信息。在这样的背景下,本文对永磁同步电机全速范围无位置传感器矢量控制进行深入研究。在低速范围内,针对传统脉振高频电压注入法高频和基频电流获取过程中滤波器的使用带来的系统带宽降低问题,提出一种改进的高频方波电压注入无位置传感器控制策略。该控制策略采用数学运算方法实现基频和高频电流信号的分离,避免了基频和高频电流获取过程中滤波器的使用。推导了所提出无位置传感器控制策略转子位置误差信号的获取过程,采用龙贝格观测器估算转子转速和位置信息。仿真结果表明该控制策略与传统的无位置传感器控制策略相比能够更加精确地获取永磁同步电机转子转速和位置信息且有很好的动态性能。在中高速范围内,基于模型参考自适应原理建立了误差系统状态模型。在满足系统稳定性的前提下,给出了适用于凸极永磁同步电机的线性补偿器矩阵并证明了线性前向通道传递函数的严格正实性,基于Popov超稳定性定理设计了自适应律,推导了永磁同步电机转子转速和位置估算过程。仿真实验结果表明其在中、高速范围能够精确地估算永磁同步电机转子转速和位置,但是在低速范围仍然存在转速和位置估算值与实际值误差较大的问题。针对此问题,提出一种新的无位置传感器复合控制策略,该控制策略将适用于低速改进的高频方波电压注入与适用于中、高速的模型参考自适应两种无位置传感器控制策略结合。为了保证两种无位置传感器策略切换区间内的平稳过渡,提出了变权重加权过渡策略。通过仿真和对比,验证了提出的复合控制策略在全速范围具有更加优良的转子位置和转速估算能力。

关键词：永磁同步电机无位置传感器高频方波注入模型参考自适应复合控制

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低速直驱永磁同步电机无位置传感器矢量控制研究

低速直驱永磁同步电机无位置传感器矢量控制研究

引用

作者：邓艳楠沈阳工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有重量轻、体积小、结构紧凑、高转矩/惯性比以及宽调速范围等优点,近年来在家用电器和工业控制领域被广泛的应用。PMSM利用位置传感器来获得转子的位置信息,但考虑到成本、体... 详细信息

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有重量轻、体积小、结构紧凑、高转矩/惯性比以及宽调速范围等优点,近年来在家用电器和工业控制领域被广泛的应用。PMSM利用位置传感器来获得转子的位置信息,但考虑到成本、体积、机械结构以及运行环境的问题,采用无位置传感器控制技术对电机调速系统研究具有重要的意义与应用价值。PMSM的启动以及低速运行是无位置传感器控制的主要问题。第一步建立数学模型,包括电压方程、机械运动方程、电磁转矩方程,第二步介绍PMSM矢量控制方法的基本原理,并进行对比确定矢量控制策略。最后,详细介绍了PMSM在较低的运行速度时所涉及的旋转高频电压注入法以及脉振高频电压注入法基本概念及应用,并对两种方法进行优缺点对比,最终确定采用脉振高频电压注入法进行数学模型的搭建,并进行仿真分析,最终确定注入电压以及频率的大小。PMSM转子初始位置检测对电机的顺利启动是至关重要的,旋转高频电压注入法和脉振高频电压注入法常用来在无位置传感器的情况下检测静止时的转子初始位置,本文对SPMSM的饱和凸极特性基本原理以及PLL转子位置估计方法进行了研究,分别介绍了比例积分(Proportional-Integral,PI)观测器和扩展状态观测器(Extended State Observer,ESO)并研究了它们的参数调谐方法,在MATLAB/Simulink下搭建仿真模块对两种方法和两种观测器进行了对比研究。最后根据脉振高频电压注入法的相关理论,采用脉振方波电压注入法来对电机转子进行位置与速度的估算,来实现低速直驱永磁同步电机的无位置传感器控制。在深度了解了该方法的基本工作原理之后,进一步采用PI观测器实现从启动到低速运行的无位置传感器控制,通过仿真结果一系列的对比分析,为研究提供了依据并证实其方案的可行性。

关键词：无位置传感器低速转子初始位置检测脉振方波电压注入法矢量控制

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