电机与电器
|
基于线反电动势的无刷直流电机无位置传感器控制
李志强, 夏长亮, 陈炜
天津大学电气与自动化工程学院 天津 300072
A Position Sensorless Control Strategy for BLDCM Based on Line Back-EMF
Li Zhiqiang, Xia Changliang, Chen Wei
Tianjin University Tianjin 300072 China
摘要 提出了基于线反电动势的转子位置检测策略, 以实现无刷直流电机的无位置传感器控制。通过分析无刷直流电机线反电动势与换相时刻对应关系, 得出线反电动势过零时刻即为换相时刻的结论。然后, 检测两路线电压和相电流并计算得到线反电动势, 进而重新安排换相条件来给出六个换相时刻。在此基础上通过分析线反电动势的计算值与换相时刻的对应关系, 采用相移补偿策略来补偿由于滤波引起的误差。相比于相反电动势法, 系统减少了一路信号检测电路, 不需要移相。仿真和实验结果显示该策略能够准确地给出换相时刻, 避免了传统反电动势法在移相过程中带来的误差。
关键词 :
无刷直流电机 ,
无位置传感器控制 ,
线反电动势过零检测 ,
相移补偿
Abstract :A novel rotor position detecting method based on line back electromotive force (back-EMF) is proposed to implement brushless DC motor (BLDCM) position sensorless control. Rounded analysis is done to draw conclusion that the phase commutation should be made at the moment of zero-crossing of line back-EMF. Line back-EMFs are obtained by sampling two line voltages and phase currents. The commutation points are settled by rules different from existing ones. The phase delay of filtered line EMFs is considered and compensated by using advanced conduction. Finally, simulation and experimental results are given, from which it can be seen that the correct time of commutation points are exactly decided and the phase-shafting error is avoided that occurs when ordinary back-EMF method is used. Additionally, the system is verified to be simplified because it needs less voltage detecting circuit.
Key words :
Brushless DC motor (BLDCM)
position sensorless control
line back electromotive force (back-EMF) zero-crossing point detection
phase delay compensation
收稿日期: 2009-02-14
出版日期: 2014-03-04
基金资助: 国家杰出青年科学基金资助项目(50825701)
作者简介 : 李志强 男, 1981年生, 博士, 研究方向为无刷直流电机及其控制。夏长亮 男, 1968年生, 教授, 博士生导师, 研究方向为电机系统及其控制。
引用本文:
李志强, 夏长亮, 陈炜. 基于线反电动势的无刷直流电机无位置传感器控制[J]. 电工技术学报, 2010, 25(7): 38-44.
Li Zhiqiang, Xia Changliang, Chen Wei. A Position Sensorless Control Strategy for BLDCM Based on Line Back-EMF. Transactions of China Electrotechnical Society, 2010, 25(7): 38-44.
链接本文:
http://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/Y2010/V25/I7/38
[1] 李榕, 刘卫国, 刘向阳, 等. 永磁无刷直流电机消除逆变换流的弱磁性能研究[J]. 电工技术学报, 2007, 22(9): 62-67. nical Society, 2007, 22(9): 62-67. [2] 罗宏浩, 吴峻, 赵宏涛, 等. 永磁无刷直流电机换相控制研究[J]. 中国电机工程学报, 2008, 28(24): 108-112. [3] 鲁文其, 胡育文, 黄文新, 等. 无刷直流电机无位置传感器转子位置自检测复合方法[J]. 电工技术学报, 2008, 23(9): 70-75, 97. [4] 胡庆波, 郑继文, 吕征宇. 混合动力中无刷直流电机反接制动PWM调制方式的研究[J]. 中国电机工程学报, 2007, 27(30): 87-91. [5] 张磊, 瞿文龙, 陆海峰, 等. 一种新颖的无刷直流电机无位置传感器控制系统[J]. 电工技术学报, 2006, 21(10): 26-30, 43. [6] 曹建波, 曹秉刚, 王斌, 等. 电动车用无刷直流电机无位置传感器控制研究[J]. 西安交通大学学报, 2008, 42(5): 597-601. [7] 周波, 魏佳. 反电势逻辑电平积分比较法实现的无刷直流电机无位置传感器控制[J]. 电工技术学报, 2000, 15(4): 5-9, 4. [8] Lai Yenshin, Lin Yongkai. Novel back-EMF detection technique of brushless DC motor drives for wide range control without using current and position sensors[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2008, 23(2): 934-940. [9] 曹建波, 曹秉刚, 许鹏, 等. 无位置传感器无刷直流电机转矩脉动抑制研究[J]. 电机与控制学报, 2008, 12(3): 248-253. [10] 官二勇, 宋平岗, 余晓毓. 基于续流二极管检测法的无刷直流电机[J]. 防爆电机, 2005, 40(1): 24-28. [11] 董富红, 杨春生, 王辉. 无位置传感器无刷直流电机磁链函数控制方法[J]. 微电机, 2006, 39(6): 26-27, 41. [12] 邓灿, 张森林. 一种新的无刷直流电机起动方法[J]. 微电机, 2002, 35(6): 29-31, 60. [13] 史婷娜, 田洋, 夏长亮. 基于小波网络的永磁无刷直流电机无位置传感器控制[J]. 天津大学学报, 2007, 40(2): 190-194. [14] 王雷, 蒋静坪. 无刷直流电机自适应补偿最优状态反馈速度控制[J]. 中国电机工程学报, 2008, 28(24): 101-107. [15] 夏长亮, 王娟, 史婷娜, 等. 基于自适应径向基函数神经网络的无刷直流电机直接电流控制[J]. 中国电机工程学报, 2003, 23(6): 123-l27.
[1]
阙鸿杰, 全力, 张丽, 徐磊, 朱孝勇. 基于自适应滤波器在线解耦的磁场增强型永磁电机无位置传感器控制 [J]. 电工技术学报, 2022, 37(2): 344-354.
[2]
曹彦飞, 陆海天, 李新旻, 史婷娜. 基于无电感升压拓扑的无刷直流电机电流控制策略 [J]. 电工技术学报, 2021, 36(6): 1249-1258.
[3]
边春元, 邢海洋, 李晓霞, 刘尚玥, 贾玉龙. 基于速度变化率的无位置传感器无刷直流电机风力发电系统换相误差补偿策略 [J]. 电工技术学报, 2021, 36(11): 2374-2382.
[4]
麦志勤, 肖飞, 刘计龙, 张伟伟, 连传强. 基于改进型自调整轴系幅值收敛电流解调算法的旋转高频电压注入法 [J]. 电工技术学报, 2021, 36(10): 2049-2060.
[5]
林黄达, 程思为, 王东, 贾喆武, 张庆湖. 环形绕组无刷直流电机的换向过程分析及建模 [J]. 电工技术学报, 2020, 35(8): 1603-1612.
[6]
罗响, 朱莉, 郭灿新. 双定子磁场调制电机及其无位置传感器控制 [J]. 电工技术学报, 2020, 35(5): 1036-1045.
[7]
吴春, 陈科, 南余荣, 魏春, 曾志成. 考虑交叉饱和效应的变角度方波电压注入永磁同步电机无位置传感器控制 [J]. 电工技术学报, 2020, 35(22): 4678-4687.
[8]
李珍国, 孙启航, 王鹏磊, 邵淑敏, 贾清泉. 基于转子永磁体磁场定向的无刷直流电机转矩脉动抑制 [J]. 电工技术学报, 2020, 35(14): 2987-2996.
[9]
周奇勋, 王坤, 刘娜, 张玉峰. BLDCM两相短路的四步换相容错运行方法 [J]. 电工技术学报, 2019, 34(7): 1413-1422.
[10]
杨建飞, 曹伟, 李德才, 邱鑫, 刘训. 两相导通无刷直流电机直接转矩控制零电压矢量特性分析 [J]. 电工技术学报, 2019, 34(23): 4948-4956.
[11]
仇志坚, 马东旭, 魏康妮. 无轴承无刷直流电机悬浮控制特性优化分析 [J]. 电工技术学报, 2019, 34(23): 4939-4947.
[12]
陈炜, 刘会民, 谷鑫, 李新旻, 史婷娜. 基于反电动势函数的无刷直流电机无位置传感器控制方法 [J]. 电工技术学报, 2019, 34(22): 4661-4669.
[13]
姚绪梁, 林浩, 鲁光旭, 王景芳, 赵继成. 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检测和校正方法 [J]. 电工技术学报, 2019, 34(22): 4651-4660.
[14]
朱熀秋, 郝正杰, 潘伟, 刁小燕. 无轴承无刷直流电机的研究、应用及发展趋势 [J]. 电工技术学报, 2019, 34(21): 4428-4440.
[15]
施晓青, 王晓琳, 徐同兴, 顾聪. 高速无刷直流电机自寻优换相校正策略 [J]. 电工技术学报, 2019, 34(19): 3997-4005.