无位置传感器直流无刷电机的退磁控制
无刷直流电机的无位置传感器DSP控制
ＤＳ Ｃｏ ｒ ｌｏ ｕｓ ｅ ｓ ＤＣ ｏｔ ｒ Ｐ ｎｔ ｏ ｆ Ｂｒ ｈｌ ｓ Ｍ ｏ
ｗｉ ｈｏ ｓ ｔｏｎ Ｓ ｎｓ ｔ ｕｔＰｏ ｉｉ ｅ ｏｒ
Ｓ ａ ｇ ａ Ｊ ａ ｔ ｎ ｉ ｅ ｓｔ Ｗ ｅ ｉ ｉ ｇ＋Ｒｅ ｎ ｄ ＋Ｘｉ ａ ｃ ａ ｇ ｈ ｎ ｈ ｉ ｉ ｏ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ ｉ Ｃａ ｂ ｎ ｎ Ｙｏ ｇ ｅ ｅＢ ｏ ｈ ｎ
１ 引言
无刷 直流 电机具有 结 构简 单 、 无换 向火 花 、 调
提供 的评估板 （ ＶＭ） 外扩 数码显 示输 出口 ， Ｅ ， 速度 输 出显示采 用 Ｌ Ｄ数码 显示 。 盘 实现 电机 启停 、 Ｅ 键 速度设 定等控 制功 能 功率驱 动采 用 Ｉ １ ｌ 功率 Ｒ２ ３ ， 模块 为 ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ。电机为无刷 直流 电机
电 势 检 测 换 相 的 原 理 ； 电 势 、 流 检 测 的 管 理 ； 及 反 电 势 检 测 框 位 的 软 件 法 实 时 修 正 反 电 以 并 介 绍 了 基 于 Ｄ Ｐ的 无 刷 直 流 电 机 的 控 制 算 法 及 其 启 动 运 行 控 制 过 程 。 Ｓ 叙词 无刷 直流电动机 检测 相位 修正 控 制
相 与此相 同检 测换相 。 由图 ３可 知 ， 测 电路 存在 阻容 滤 渡 环节 ． 检 导 致 了检测 信号 相位的滞后 。 如图 ２ Ａ 相为例 ） （ 虚线 所 示 ． 移角 为 ． 零点 也滞 后 ． 控 制 中必 须 相 过 在
扇区， 此时 ． Ｂ相 电流 大 小相 等 ， 向相 反 ， Ａ、 方 ｃ相 电流为零 。又 由检测 电路 图 ３ 可得 ：
２ 硬件 系统 结 构
硬件 系统如 图 ｌ 所示 ， 制模块采 用 Ｔ 公 司 控 Ｉ
无位置传感器直流无刷电机控制关键技术研究
无位置传感器直流无刷电机控制关键技术研究作者：李娜苏永新来源：《数字技术与应用》2013年第06期摘要：本文结合实际工程项目需求介绍了无位置传感器无刷直流电机控制方法。
首先介绍了无刷直流电机的组成及工作原理，其次介绍了转子位置检测及换相方法，最后介绍了电机启动控制的实现。
实践证明该控制系统具有启动速度快、运行稳定、调速范围广、位置检测精确性高等优点，起到了很好的控制效果，具有广泛的应用价值。
关键词：无位置传感器无刷直流电机反电动势过零比较三段式启动中图分类号：TM33 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0017-03传统直流电机具有控制简单、调速范围广及运行效率高等优点，但是由于机械电刷及换向器的存在带来了火花、噪声、电磁干扰等弱点导致直流有刷电机运行可靠性差、维护麻烦从而限制了其应用范围。
直流无刷电机（BLDCM）是在有刷直流电机基础上发展起来的，取消了传统有刷电机利用电刷和机械换向器，利用电子开关逆变线路通过检测转子位置进行换向，具有结构简单、价格低廉、控制方便等优点得到了广泛的应用。
1 直流无刷电机的组成2 直流无刷电机的工作原理3 转子位置检测4 电机的启动控制无位置传感器无刷直流电机的启动是电机控制的难点，在电机空间气隙磁场确定的情况下，无刷直流电机在运行过程中产生的感应反电动式幅值与转子转速成正比。
由于电机在静止及转速较低情况下产生的感应电动势幅值为零或幅值较低，不足以被位置检测电路捕获到反电动式过零点，无法进行自动换向操作。
为了保证无刷直流电机的正常启动需要在启动过程中采取相应措施，目前无刷直流电机最常用的启动方法为“三段式”启动，如图8所示。
由于电机转子位置预定位后转子相对定子绕组仍处于静止状态，在电机绕组中感应电动势为零。
为了使电机转子旋转，需要按一定顺序给各相绕组施加一个切换频率由低到高、绕组内流通电流强度不断增强的他控同步加速信号。
在机壳内部气隙间产生交变的旋转磁场，在该磁场牵引下带动转子跟随旋转。
无刷直流电机控制方法
无刷直流电机控制方法
无刷直流电机（Brushless DC Motor，BLDC）是一种基于电子换相技术来驱动的电机，它具有高效率、高功率密度、高可靠性等优点。
以下是几种常见的无刷直流电机控制方法：
1. 基于霍尔传感器的六步换相控制方法：BLDC电机通常内置三个霍尔传感器，可以用来检测转子位置。
控制方法通过监测霍尔传感器的状态，来确定哪个绕组需要通电。
该方法只需简单的逻辑门电路即可实现。
2. 无霍尔传感器的电子换相控制方法：这种方法采用传感器无关的技术，通过测量三相电流和电动势来确定转子的位置。
通常需要使用一个称为电机控制器或无刷电机驱动器来完成电子换相功能。
3. 磁场导向控制方法（Field-Oriented Control，FOC）：该方法是一种高级控制技术，通过将三相电流分解为坐标轴上的直流分量和交流分量，将电机控制问题转化为直流电机的控制问题。
这种控制方法可以提供更高的动态性能和控制精度。
4. 直流电压控制方法：这种方法基于直流电压的控制原理，通过改变电机的电压来控制电机的转速和转矩。
该方法简单易实现，但通常不能提供高精度和高动态性能。
以上仅为常见的几种无刷直流电机控制方法，实际应用中还有其他高级控制技术和方法，例如逆变器驱动技术、空间矢量调制控制等。
具体选择何种控制方法，需根据电机应用要求、控制精度和成本等因素综合考虑。
无刷直流电机无位置传感器控制方法综述
无刷直流电机无位置传感器控制方法综述所谓的无位置传感器控制，正确的理解应该是无机械的位置传感器控制。
在电机运转的过程中，作为逆变桥功率器件换向导通时序的转子位置信号仍然是需要的，只不过这种信号不再由位置传感器来提供，而应该由新的位置信号检测措施来代替，即以提高电路和控制的复杂性来降低电机的复杂性。
所以，目前永磁无刷直流电机无位置传感器控制研究的核心和关键就是架构一转子位置信号检测线路，从软硬件两个方面来间接获得可靠的转子位置信号，借以触发导通相应的功率器件，驱动电机运转。
1.反电势过零点法（端电压法）：基于反电动势过零点的转子位置检测方法是在忽略永磁无刷直流电机电枢反应影响的前提下。
通过检测断开相反电动势过零点。
依次得到转子的六个关键位置信号。
但是存在如下缺点：反电动势正比于转速，低速时不能通过检测端电压来获得换相信息故这种方法严重影响了电机的调速范围。
使电机起动困难；续流二极管导通引起的电压脉冲可能覆盖反电动势信号。
尤其是在高速、重载、或者绕组电气时间常数很大等情况下，续流二极管导通角度很大，可能使得反电动势法无法检测。
反电势过零检测法的改进策略：针对以上缺点,利用神经网络的非线性任意逼近特性, 提出一种基于神经元网络的电机相位补偿控制。
首先由硬件电路获得有效的反电动势信息, 再利用BP 神经网络进行正确相位补偿, 实现无刷直流电机的无位置传感器控制, 获得了较好的效果[1]。
还有一种采用人工神经元网络的永磁无刷直流电机反电势预测新方法, 采用神经元网络方法对永磁无刷直流电动机反电势波形准确预测的结果进一步用于电机动、静态特性的仿真或预测, 这将比假设电机反电势波形为理想正弦波或梯形波所进行的仿真更接近电机的实际运行结果。
较之传统的路和场的计算方法, 达到了快速性和准确性的统一, 且由于神经元网络的自学习神经元网络成功训练后, 就可以用以预测所研究类型的永磁无刷直流电机的反电势波形[2]。
直接检测法，通过比较逆变器直流环中点电压和电机断开相绕组端电压的关系, 直接检测到断开相绕组反电动势的过零点, 再将该过零点延迟30°电角度即可获得无刷直流电机绕组换相所必须的转子位置信号。
(完整版)无刷直流电动机无传感器控制方法
无刷直流电动机无传感器低成本控制方法关键词：无刷直流电动机无位置传感器控制可编程逻辑器件1引言无刷直流电机的无传感器控制是近年来电机驱动领域关注的一项技术。
无位置传感器控制的关键在于获得可靠的转子位置信号，即从软、硬件两个方面间接获得可靠的转子位置信号来代替传统的位置传感器［1~3］。
采用无传感器控制技术的无刷电机具有结构简单、体积小、可靠性高和可维护性强等优点，使其在多个领域内得到了充分的利用［4］。
目前对于无传感器无刷电机的控制多采用单纯依靠DSP软件控制的方法［5］，但是由于控制算法计算量大，执行速度较慢，且DSP成本较高，不利于以后向市场推广。
同时也出现了应用于无传感器BLDCM控制的一些专用的集成电路［6］，但由于这些芯片可扩展性和通用性较低，而且价格昂贵，只适用于低压、小功率领域。
为了扩展无传感器BLDCM应用领域，降低其控制系统的成本，扩充控制系统的功能，增加控制系统的灵活性，本文以MCU+PLD方式组成控制系统的核心，利用PLD数字逻辑功能，分担MCU 的逻辑运算压力，使MCU和PLD的功能都得到了最大程度的发挥。
对于无位置传感器BLDCM控制系统，本文着重分析了换相控制策略和闭环调速，最后通过仿真和实验，验证了控制系统的合理性和可行性。
2系统的总体硬件设计本文中所设计系统是以8位PIC单片机和PLD构成的硬件平台，硬件结构框图如图1所示。
功率逆变电路采用三相全桥逆变结构，电机定子绕组为Y接法，电机工作模式为三相6状态方式。
在本文无传感器控制方式中采用反电动势过零位置检测方法，位置检测电路根据电机端电压获取3路位置信号，将信号送入PIC单片机进行软件移相后得到3路换相信号，由可编程逻辑器件进行逻辑解码后输出6路驱动开关管的前极信号，通过驱动芯片IR2233产生驱动信号以控制各开关管的导通与关断。
该系统采用速度单闭环方式，通过改变PWM的占空比以达到调速的目的。
本文中选用Microchip 公司的单片机PIC16F874作为控制核心，它内部有8K的FLASH 程序存储器，368字节的数据存储器（RAM），256字节的EEPROM数据存储器，14个中断源，8级深度的硬件堆栈，3个定时/计数器，两个捕捉/比较/PWM （CCP）模块，10位多通道A/D转换器等外围电路和硬件资源⑹。
基于PIC16F877的无位置传感器直流无刷电机控制系统
微 处 理 机M I CROPROCESS ORS基于PI C16F877的无位置传感器直流无刷电机控制系统岳 鹏,孙佩石(合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心能源研究所,合肥230009) 摘 要:本文介绍了基于单片机P I C16F877的直流无刷电动机控制系统。
主要分析了反电动势感应方法,并阐述了虚拟中点法和三段式起动技术。
关键词:无刷直流电动机;反电动势;无位置传感器;P I C16F87X中图分类号:T M351 文献标识码:A 文章编号:1002-2279(2005)04-0070-03The Co n tr o l S ys tem o f S en so rl e s s and BLDC Mo t o r B a sed o n P I C16F877Y UE Peng,S UN Pei-shi(Heifei U niversity of Technology,Hefei230009,China) Abstract:This paper p resent a sens orless and BLDC mot or contr ol syste m based on P I C16F877.The technique of back E MF inducti on in BLDC mot or is analyzed,the“virtual neutral point”method and the technique of“3-step”start are intr oduced.Key words:BLDC mot or;Back-E MF;Sens orless contr ol;P I C16F87X1 前 言直流无刷电机由于没有电刷,具有可靠性高,容易维护等一系列优点,在实际中得到了广泛的应用。
它通过电子方式来实现换相,由于需要知道转子的位置,所以要增加位置检测装置。
但位置传感器的存在带来诸多不利影响,因此,近年来国内外对直流无刷电动机的无传感器控制做了不少研究,提出了不少方法。
直流无刷电机无位置传感器控制中反电动势过零检测算法及其相位修正
直流无刷电机无位置传感器控制中反电动势过零检测算法及其相位修正上海大学 张相军 陈伯时 朱平平上海新源变频电器有限公司 雷淮刚 摘要:针对具有梯形反电动势波形的直流无刷电机无位置传感器的控制,文章提出了一种软件实现的方法,给出了算法,并通过实验验证了这种方法的正确性和可行性。
关键词:梯形反电动势 直流无刷电机 无位置传感器控制 软件实现Zero-crossing Algorithm and Phase C orrection of BEMF in theSensorless Control of Trapezoidal BLDC MotorsZhang Xiangjun Chen Boshi Zhu Ping ping Lei Huaigang Abstract:In this paper,a softw are method an d an algorithm are put forw ard for th e sensorles s trapezoidal brus hless DC m otor.T he experimen tal results s how that the advanced m ethod is correct and feasib le.Keywords:trapez oidal BEM F br ushles s DC motor sensorless control softw are-realiz e1 引言直流无刷电机实际上是一种永磁同步电机,其转子采用永磁材料励磁,体积小、重量轻、结构简单、维护方便、运行可靠,且具有高效节能、易于控制等一系列优点,已广泛应用于办公自动化设备、计算机外围设备、仪器仪表和家用电器等领域[1]。
无位置传感器控制技术的提出,解决了传感器的难于安装和维修等一系列弊病,在小容量、轻载起动条件下,无位置传感器无刷直流电机成为一种理想的选择,并具有广阔的发展前景。
BLDC无刷直流电机（无传感器）控制有哪些方法？
BLDC无刷直流电机（无传感器）控制有哪些方法？无刷直流电机（BLDC）是随着电力电子技术、微型计算机以及稀土永磁材料的发展而出现的新型电机。
无刷直流电机与有刷电机不同，因为没有电刷和换向器，不能进行机械换相。
无刷直流电机是在电机运行过程中，无法完成自动换相，而是通过一定的硬件和软件来获得电机转子位置信号，从而进行电子换相。
无刷直流电机的控制一般会采用两相导通的方波驱动控制，只要求获得准确的换相点实现准确换相，其换相点可以通过位置传感器直接获得，也可以通过检测反电动势等物理量来间接获得换相点。
因此，无位置传感器直流无刷电机控制就是如何间接获取转子位置信号，得到换相点，实现电机换相。
个人归纳，目前无位置传感器无刷直流电机控制主要有以下三种方法。
第一，反电势法。
反电势法是目前最常用的一种转子位置信号检测方法。
无刷直流电机的定子绕组的反电势为正负交变的梯形波，绕组反电势发生过零后，延迟30度的电度角的时间，这个时刻就是电机准确换相时刻。
第二，状态观测器法。
该方法的基本思想将电机的转速、位置角、电枢电压以及电流等物理参量作为状态量，在定义状态变量的基础上建立电机模型，通过一定的数学方法来确定转子位置，实现电机换相。
第三，三次谐波电势法。
这种方法是从定子三相绕组端引出的Y 型连接的网络中心点到电机绕组中心提取电压，从检测三次谐波电势来确定转子位置。
不过此方法要求绕组电感不变，三相参数对称，磁场三次谐波分量等都有要求，因此目前在应用上受到很大程度的限制。
无位置传感器无刷直流电机的控制方式主要是间接获得转子位置的方式，以上三种方式是个人的理解和总结，反电势法是目前相对比较成熟，应用比较广泛的一种。
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１ 引 言
随着电力电子器件及控制理论的迅速发展 ，永 直流无刷电机以其高效性 ，良好 的调速性 ，易于维护 性而得到了广泛的应用。一般的无刷直流电机采用位 置传感器进行位置检测 ，由于位置传感器存在安装复 杂， 硬件成本高，传感器精度不够以及环境条件敏感 等不利因素，使得整个系统的可靠性得不到保证 。因 此无位置传感器控制成为无刷电机控制研究的热点 。 本 文 主要针对 三相六 步 驱动 模式 的无 位置 传感 器 直流无刷电机 ， 采用反电势过零检测法进行转子位置 检测 ， 具体分析了反电势过零检测前的退磁过程 ， 并 提出了加速退磁过程的 Ｐ ＷＭ 控制方法 。
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２ 退磁与反 电势过零检测 的关系
无刷 电机 主控 回路如 图 ｌ 示 。 所
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图２ 绕组反向电动势和 电流波形
由图２ 以看 出，３０电角度ｆ￣６ 可 ６。 ｆ 步，每６。 ０电角 度换相一次。在６ 。 ０电角度范围内，换相之后 的３。 ０电 角度处为断电相绕组的反相电动势过零点 ，通过检测
无位置传感器直流无刷 电机一般为三相六步驱动 模 式 ，三相 定子绕 组为 星型连 接 ，采用 两两通 电方 式 ， 每一个瞬间有两个功率管导通 ， 每隔６ 。 ０电角度换相一 次 ，功率管导通顺序为 ： Ｔ ， Ｏ １ ５ ＴＴ ， Ｔ ， ． ， ｌ Ｉ ３ Ｔ ，Ｔ Ｔ ，各绕组反向电动势和电流波形如 图２ ４ ４５ 所
本文主要针对三相六步驱动模式的无位置传感器直流无刷电机采用反电势过零检测法进行转子位置检测具体分析了反电势过零检测前的退磁过程并提出了加速退磁过程的pwm控制方法
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无 位置传感器直流无刷电机的退 磁控制
２ｏ № ３ ｏ８
．
无位置传感器直流无刷 电机 的退磁控制
图 １ 无刷 电机主控回路
反电势的过零点来确定转子位置。过零点检测到之后 再延迟３ 。 ０ 电角度进行换相 ，进入到下一个６ ｏ ０ 电角度
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２０． ０８ №３
大 电 机 技 术
的换相循环 ，从而保证电机绕组相电流与反向电动势 同步 ，电机正常运行 。但 电机换相后 ，由于线圈绕组 的自感作用 ， 断电绕组的电流不能立 即变为０ 而会产 ， 生自 感电流阻碍原 电流的变化 ，使电流仍然顺绕组原 电流方向流动。换相后断电绕组里的电流称为退磁电 流 ，方向与绕组断电前 的电流方 向相同 ，且逐渐减小
向加其，刘家宽 ，章四兵 （ 合肥 电子工程学院， 合肥 ２０ ３ ） ３０ ７
［ 摘 要］ 本文阐述了无位置传感器直流无刷 电机控制 中退磁与转子位置 检测 的关系 ，通过对退磁过程 的分
析 ，提出了通过 Ｐ ＷＭ 配置使断电绕组具有最大反向电压 的加速退磁方法 。
［ 关键词］ 无位置传感器 ；反向电动势 ；退磁 ；无 刷直流 电机 ；Ｐ ＷＭ 【 中图分类号】 Ｍ３ Ｔ ３ 【 文献标识码】 Ｂ 【 文章编号】 ０ ０３ ８ ２ ０ ）Ｏ ．ｏ ６ １０ －９ ３（ ０ ８ ３０ ２ ５
Ｔｈ ｉ ｄ ｎ ｍａ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｆＳ ｍ ｏ ｌ ｓ ｅ Ｗ ｎ ｉ ｇ Ｄｅ ｇ ｅ ｉ ｔ ｎ ｒ ｌ ｚ ｏ ｏ ｅ ｒｅ ｓ ＢＬＤＣ ｏ ｏ Ｍ ｔｒ ＸＩ ＡＮＧ ｉ — ｉ Ｕ Ｕ ｉ － ｕ ｎ ＨＡＮＧ ｉ ｉ ｇ Ｊａ ห้องสมุดไป่ตู้ ， Ｊａ ｋ ａ ， Ｓ． ｎ ｂ
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隔仅为 ６ ｏ ０电角度 ， 而用于退磁和反 电势过零检测的时 间为 ３ｏ ０电角度。 如果退磁时间过长 ， 则可能无法检测 到反电势过零点， 导致停机 ， 所以必须加速退磁过程，
以便有足够的时间进行反电势过零检测 ，保证电机的 稳 定性 。