无刷直流电机SPEED计算
一种无刷直流电机速度估计方法
一种无刷直流电机速度估计方法刘洋;赵金【摘要】提出了一种基于自校正的速度估计算法,以解决无刷直流电机在配备低精度霍耳效应传感器情况下的速度控制问题.无刷直流电机在使用低精度传感器时,通常通过反电动势估计电机的转速,以满足低速控制的要求,但由于定子电阻的分压,以及反电动势偏低时导致的估计困难,使得估计的速度精度偏低.并且,定子电阻会随着温度的变化而变化,这进一步增加了速度估计的难度.因此,提出一种基于自校正的速度估计算法,该算法在利用反电动势估计转速的同时,不受温度和参数变化的影响.最后,给出了仿真和物理试验结果.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2015(045)001【总页数】4页(P10-13)【关键词】速度估计;低精度霍耳传感器;无刷直流电机【作者】刘洋;赵金【作者单位】华中科技大学自动化学院,湖北武汉430074;图像信息处理与智能控制教育部重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学自动化学院,湖北武汉430074;图像信息处理与智能控制教育部重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TM346为了降低成本，无刷直流电机通常使用3个霍耳效应传感器以获得电机转子的位置及速度，而不再额外的配置高精度的位置和速度传感器。
此时，转子速度的计算精度也会相应的降低，而速度计算周期则会增长，不利于电机的速度控制，尤其是低速情况下影响更为显著。
近年来，为了解决这种情况下的无刷直流电机控制问题，专家们提出了不同的控制方案，这些方案大多围绕速度估计方法而展开［1-14］。
但这些方法普遍存在依赖于电机参数，或者对电机参数的变化敏感，而有些则是运算过于复杂，难以满足实际工程需要。
对于无刷直流电机而言，最简单的速度估计方法是利用反电动势。
当电机低速运行时，由于定子电阻和反电动势估算精度的影响，估算的算法会不准确，从而影响速度控制的性能。
本文在利用反电动势估算速度的基础上，引入自校正算法，以自动补偿定子压降和反电动势估计误差。
无刷直流电机常用计算公式
电机转速n （r/min ）；电枢表面线速度v （m/s ）； 电枢表面圆周速度Ω （rad/s ）；电枢直径D （m ）； 电机的极对数P ；频率f (Hz)； 每极总磁通Φ （Wb ）；a ：电枢绕组并联支路对数 电枢绕组每相有效匝数WA ； T U ∆：电压损耗（开关管损耗等） 电势系数e K ：是当电动机单位转速时在电枢绕组中所产生的感应电势平均值。
转矩系数T K ：(N.m/A) 是当电动机电枢绕组中通入单位电流时电动机所产生的平均电磁转矩值。
额定功率N P ：指电动机在额定运行时，其轴上输出的机械功率（W ）。
额定电压N U ：是指在额定运行情况下，直流电动机的励磁绕组和电枢绕组应加的电压值，（V ）。
额定电流a I ：是指电动机在额定电压下，负载达到额定功率时的电枢电流和励磁电流值，（A ）。
额定转速N n ：是指电动机在额定电压和额定功率时每分钟的转数，单位r/min.额定转矩N T 2：是指额定电压和额定功率时的输出转矩，单位N.m 。
电机成品的已知量：额定转速N n 、p 、a 、e K 、T K 、a R60pn f =n D v •=60π 6022n p f ⋅=⋅=Ωππ a n p C e ⋅⋅=60Φ⋅=e e C K e T C C ⋅=π260 Φ⋅=T T C KaT a a a R U E U I ∆−−= 功率P ：Ω=/P T机械特性：=n无刷直流电动机稳态特性的4个基本公式：电压平衡方程式：T a a a aU R I E U ∆+⋅+= 感应电势公式：n K E e a ⋅=转矩平衡方程式：20T T T em +=电磁转矩公式：a T emI K T ⋅=驱动器-电机系统实验数据结构：特性曲线：n-T P2-P1 P1、P2-I η-Iav机械特性曲线其中：n ：电机转速（r/min ）；T ：电机的输出转矩（N.m ）P1：电机的输入功率（W ） P2：电机的输出功率（W ） I ：系统母线电流（A ）η：效率 Iav ：输入电机的平均电流，电机n 相电流的平均值（A ）注意：n ：实际转可通过转速表直接测量；理论转速可以通过P f n ⋅=60计算得到（其中P 为电机极对数）；P1：av av I U P •=1； Uav 、Iav ：电机n 相电压电流的平均值，可通过直接测量各相电压电流然后计算得出；P2：Ω•=T P 2； T ：电机的输出转矩Ω：电枢表面圆周速度（rad/s ），可通过6022n p f ⋅=⋅=Ωππ求得； 电动机的功率与转矩--------------------------------------------电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。
直流电机转速速度计算公式
直流电机转速速度计算公式直流电机是一种常见的电动机，它通过直流电源驱动转子产生旋转运动。
在工程和科学领域中，我们经常需要计算直流电机的转速，以便进行设计和控制。
在本文中，我们将介绍直流电机转速速度的计算公式，并讨论一些与计算相关的重要概念和参数。
直流电机转速速度计算公式如下：N = (V I R) / k。
其中，N表示电机的转速（单位，转每分钟），V表示电机的电压（单位，伏特），I表示电机的电流（单位，安培），R表示电机的电阻（单位，欧姆），k表示电机的转速常数（单位，转每分钟每伏特）。
这个公式可以帮助我们计算直流电机的转速，从而更好地理解和控制电机的运动。
接下来，让我们分别介绍一些与这个公式相关的重要概念和参数。
首先是电机的电压（V），它是直流电机的驱动电源，通常由电池或直流电源提供。
电压的大小直接影响电机的转速，因此在计算转速时需要准确地测量电压值。
其次是电机的电流（I），它是电机内部的电流流动，与电机的负载和工作状态有关。
在计算转速时，我们需要考虑电机的额定电流以及实际工作时的电流变化，以确保转速计算的准确性。
然后是电机的电阻（R），它是电机内部的电阻阻碍电流流动。
电机的电阻会产生热量和能量损耗，影响电机的效率和性能。
在计算转速时，我们需要考虑电机的电阻值，并根据实际情况进行修正。
最后是电机的转速常数（k），它是一个重要的参数，描述了电机转速与电压之间的关系。
转速常数的大小直接影响电机的转速响应和控制性能。
在计算转速时，我们需要准确地测量电机的转速常数，并根据实际情况进行调整。
通过以上介绍，我们可以看到直流电机转速速度计算公式涉及了多个重要的概念和参数，需要我们在实际应用中认真考虑和处理。
在工程和科学领域中，我们经常需要根据这个公式进行电机转速的计算和分析，以便进行设计和控制。
除了上述公式外，还有一些其他与电机转速相关的重要公式和概念，例如电机的功率和效率计算公式、电机的转矩和负载特性等。
无刷直流电机SPEED计算
SPEED分析87SWS-1电磁性能一、 分析计算说明：1、转子的材料为TP—A27E，转子的充磁方式为正弦（通过测量电机反电动势得出）。
根据厂家提供的退磁曲线得出剩磁Br=0.286T，内禀矫顽力Hcj=2.34×105A/m,相对回复磁导率为1.05，密度为3800kg/m³2、定子材料为50DW470,其B-H曲线如图（1）所示图（1）3、转子和定子的参数设置后如图（2）所示：此处简化成空气图（2）4、本次电机分析1）电参数：绕组为星形联接，绕组的线径为Φ0.19mm，匝数为670匝，漆膜厚度为0.02mm,骨架厚度liner设为0.625mm,槽隙绝缘参数等都按理想默认值设置。
绕组的具体绕法如图（3）所示：图（3）2）磁参数：通过修正XBrT参数把电机的反电动势调至于实际相符。
经过调整XBrT=1.4，SPEED软件计算出的EFM与实际的反电动势如图所示：电机500r/min时的反电动势波形实际测量波形SPEED计算波形3）控制参数：额定电压为：310V，驱动方式：Drive为方波驱动，峰值限流ISP：0.6，占空比DuCy：1，控制方式SW_CtL为：V120_Q1(上桥壁斩波)，斩波形式为Soft，斩波频率为20KHz。
晶体管正向导通压降设为1V，二极管正向导通压降设为0.6V，其余均按理想的默认设置。
4）损耗：设置为1400r/min是的损耗功率为0.5W。
二、设置完成后用SPEED进行模拟计算分析得出下组曲线：1、转矩——转速曲线2、电流——转速曲线3、输出功率——转速曲线4、效率——转速曲线三、计算输出参数表：1、尺寸参数2、磁参数4、控制参数从动态参数可以看出：电机在1400r/min的时候的输出轴转矩为：0.4988N.m,输出功率为： 73.123W效率为：64.7841%峰值电流为：0.5998A平均电流为：0.4228A结论：此次只是对电机性能大概的做了分析，从分析计算结果看基本与实际情况相符，由于转子的样式在本分析软件中没有，采取的是近似的计算，另外由于本人专业知识有限，还有很多参数以及损耗、发热量未考虑进去，如需精确的计算需要专业的人员和软件进行计算。
直流无刷电机的参数解读
直流无刷电机的参数解读一、直流无刷电机简介直流无刷电机（BLDC）是一种无刷电机，相较于传统的有刷直流电机，在效率、寿命和可靠性方面有诸多优势。
直流无刷电机通过具有传感器或传感器less（传感器的绕组）两种设计类型，采用电子换向器控制器自动换向，无需机械换向器。
二、直流无刷电机的参数直流无刷电机的性能取决于各项参数的设定。
下面将对一些重要的参数进行解读。
1. 电压（Voltage）电压是指系统提供给直流无刷电机的电压大小。
电压越高，电机的输出功率越大。
但是应注意不要超过电机的额定电压，否则会对电机产生损害。
2. 转速（Speed）转速是指电机转动的速度，通常以转/每分钟（RPM）为单位。
直流无刷电机的转速可以根据需求进行调整。
转速一般与电压和负载有关，可以通过调整电压或改变负载来实现。
3. Torque常数（Torque Constant）Torque常数是衡量电机齿轮转动的能力。
它表示电机提供的扭矩与电流之间的关系。
Torque常数越大，电机的输出扭矩越大。
4. 功率（Power）功率是指电机输出的功率大小，通常以瓦（Watt）为单位。
功率可以通过电压和电流的乘积来计算。
电机的功率越大，其输出效果越好。
三、直流无刷电机的应用领域直流无刷电机的性能和优势使得它在许多领域得到广泛应用。
1. 电动工具直流无刷电机在电动工具中的应用非常广泛，如电动螺丝刀、电动钻等。
直流无刷电机可以提供高转速和高扭矩，使得电动工具更加高效。
2. 电动车辆直流无刷电机也被广泛应用于电动车辆领域，如电动自行车、电动汽车等。
直流无刷电机具有高效率和高转矩的特点，使得电动车辆具有更好的动力性能。
3. 家电产品直流无刷电机常用于家电产品，如洗衣机的电机、吸尘器的电机等。
直流无刷电机具有低噪音、高效率和长寿命的特点，增加了家电产品的性能和可靠性。
4. 工业自动化直流无刷电机也在工业自动化领域得到广泛应用，如机器人、自动化生产线等。
无刷电机常用计算公式
电机转速n （r/min ）；电枢表面线速度v （m/s ）； 电枢表面圆周速度Ω （rad/s ）；电枢直径D （m ）； 电机的极对数P ；频率f (Hz)； 每极总磁通Φ （Wb ）；a ：电枢绕组并联支路对数 电枢绕组每相有效匝数W ； T U ∆：电压损耗（开关管损耗等）电势系数e K ：是当电动机单位转速时在电枢绕组中所产生的感应电势平均值。
转矩系数T K ：A) 是当电动机电枢绕组中通入单位电流时电动机所产生的平均电磁转矩值。
额定功率N P ：指电动机在额定运行时，其轴上输出的机械功率（W ）。
额定电压N U ：是指在额定运行情况下，直流电动机的励磁绕组和电枢绕组应加的电压值，（V ）。
额定电流a I ：是指电动机在额定电压下，负载达到额定功率时的电枢电流和励磁电流值，（A ）。
额定转速N n ：是指电动机在额定电压和额定功率时每分钟的转数，单位r/min.额定转矩N T 2：是指额定电压和额定功率时的输出转矩，单位。
电机成品的已知量：额定转速N n 、p 、a 、e K 、T K 、a R60pn f = n Dv •=60π 6022n p f ⋅=⋅=Ωππ an p C e ⋅⋅=60 Φ⋅=e e C K e T C C ⋅=π260 Φ⋅=T T C K aT a a a R U E U I ∆--= 功率P ：Ω=/P T机械特性：=n无刷直流电动机稳态特性的4个基本公式：电压平衡方程式：T a a a aU R I E U ∆+⋅+= 感应电势公式：n K E e a ⋅=转矩平衡方程式：20T T T em += 电磁转矩公式：a T em I K T ⋅=特性曲线：n-T P2-P1 P1、P2-I η-Iav机械特性曲线其中：n ：电机转速（r/min ）； T ：电机的输出转矩（）P1：电机的输入功率（W ） P2：电机的输出功率（W ） I ：系统母线电流（A ）η：效率 Iav ：输入电机的平均电流，电机n 相电流的平均值（A ）注意：n ：实际转可通过转速表直接测量；理论转速可以通过Pf n ⋅=60计算得到（其中P 为电机极对数）； P1：av av I U P •=1； Uav 、Iav ：电机n 相电压电流的平均值，可通过直接测量各相电压电流然后计算得出；P2：Ω•=T P 2；T ：电机的输出转矩 Ω：电枢表面圆周速度（rad/s ），可通过6022n p f ⋅=⋅=Ωππ求得； 电动机的功率与转矩--------------------------------------------电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。
无刷电机功率计算公式(一)
无刷电机功率计算公式(一)无刷电机功率计算公式本文将介绍无刷电机功率计算的相关公式，并通过具体的例子进行解释说明。
1. 转速与功率的关系无刷电机的功率与转速之间存在一定的关系，可以通过以下公式计算：功率（W）= 转矩（Nm）× 转速（rpm）其中，转速以每分钟转数（rpm）为单位，转矩以牛顿米（Nm）为单位。
2. 转矩与电流的关系转矩与电流之间的关系是通过无刷电机的电磁学特性所确定的，可以使用以下公式计算：转矩（Nm）= 电磁转矩常数（Nm/A）× 电流（A）电磁转矩常数是无刷电机的一个参数，表示单位电流通过电机时所产生的转矩。
3. 电流与电压的关系电流与电压之间存在一定的关系，可以通过欧姆定律计算：电流（A）= 电压（V） / 电阻（Ω）其中，电阻表示无刷电机的内阻，通常可以通过实验或者电机参数手册获得。
4. 综合计算例子现假设一台无刷电机的电磁转矩常数为 Nm/A，工作电压为12V，内阻为Ω。
我们希望计算在给定转速下，无刷电机的功率。
1.首先，根据转速与电压的关系，我们可以计算出电流：电流（A）= 12V / Ω = 24A2.根据转矩与电流的关系，我们可以计算出转矩：转矩（Nm）= Nm/A × 24A =3.最后，根据转速与功率的关系，我们可以计算出功率：功率（W）= × 给定转速（rpm）通过以上计算公式，我们可以得到无刷电机在给定转速下的功率。
可以根据实际需求，通过相关参数计算出所需要的功率值。
总结本文介绍了无刷电机功率计算的相关公式，并通过一个具体的例子进行了解释。
无刷电机的功率计算涉及到转速、转矩、电流和电压等参数的关系，通过结合不同的公式，可以准确地计算出所需的功率值。
希望本文能帮助读者更好地理解和运用无刷电机功率的计算方法。
无刷电机常用计算公式
电机转速n （r/min ）；电枢表面线速度v （m/s ）； 电枢表面圆周速度Ω （rad/s ）；电枢直径D （m ）； 电机的极对数P ；频率f (Hz)； 每极总磁通Φ （Wb ）；a ：电枢绕组并联支路对数 电枢绕组每相有效匝数W A ； T U ∆：电压损耗（开关管损耗等）电势系数e K ：是当电动机单位转速时在电枢绕组中所产生的感应电势平均值。
转矩系数T K ：(N.m/A) 是当电动机电枢绕组中通入单位电流时电动机所产生的平均电磁转矩值。
额定功率N P ：指电动机在额定运行时，其轴上输出的机械功率（W ）。
额定电压N U ：是指在额定运行情况下，直流电动机的励磁绕组和电枢绕组应加的电压值，（V ）。
额定电流a I ：是指电动机在额定电压下，负载达到额定功率时的电枢电流和励磁电流值，（A ）。
额定转速N n ：是指电动机在额定电压和额定功率时每分钟的转数，单位r/min.额定转矩N T 2：是指额定电压和额定功率时的输出转矩，单位N.m 。
电机成品的已知量：额定转速N n 、p 、a 、e K 、T K 、a R功率P ：Ω=/P T机械特性：=n无刷直流电动机稳态特性的4个基本公式：电压平衡方程式：T a a a aU R I E U ∆+⋅+= 感应电势公式：n K E e a ⋅=转矩平衡方程式：20T T T em += 电磁转矩公式：a T em I K T ⋅=注意：n ：实际转可通过转速表直接测量；理论转速可以通过Pn =计算得到（其中P 为电机极对数）； P1：av av I U P •=1；Uav 、Iav ：电机n 相电压电流的平均值，可通过直接测量各相电压电流然后计算得出；P2：Ω•=T P 2；T ：电机的输出转矩 Ω：电枢表面圆周速度（rad/s ），可通过6022n p f ⋅=⋅=Ωππ求得； 电动机的功率与转矩--------------------------------------------电动机的功率，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
SPEED分析87SWS-1电磁性能
一、 分析计算说明：
1、转子的材料为TP—A27E，转子的充磁方式为正弦（通过测量电机反电动势
得出）。
根据厂家提供的退磁曲线得出
剩磁Br=0.286T，
内禀矫顽力Hcj=2.34×105A/m,
相对回复磁导率为1.05，
密度为3800kg/m³
2、定子材料为50DW470,其B-H曲线如图（1）所示
图（1）
3、转子和定子的参数设置后如图（2）所示：
此处简化成空气
图（2）
4、本次电机分析
1）电参数：绕组为星形联接，绕组的线径为Φ0.19mm，匝数为670匝，漆膜厚度为0.02mm,骨架厚度liner设为0.625mm,槽隙绝缘参数等都按理想默认值设置。
绕组的具体绕法如图（3）所示：
图（3）
2）磁参数：通过修正XBrT参数把电机的反电动势调至于实际相符。
经过调整XBrT=1.4，SPEED软件计算出的EFM与实际的反电动势如图所示：
电机500r/min时的反电动势波形
实际测量波形SPEED计算波形
3）控制参数：
额定电压为：310V，驱动方式：Drive为方波驱动，峰值限流ISP：0.6，
占空比DuCy：1，控制方式SW_CtL为：V120_Q1(上桥壁斩波)，斩波形式为Soft，斩波频率为20KHz。
晶体管正向导通压降设为1V，二极管正向导通压降设为0.6V，其余均按理想的默认设置。
4）损耗：设置为1400r/min是的损耗功率为0.5W。
二、设置完成后用SPEED进行模拟计算分析得出下组曲线：
1、转矩——转速曲线
2、电流——转速曲线
3、输出功率——转速曲线
4、效率——转速曲线
三、计算输出参数表：
1、尺寸参数
2、磁参数
4、控制参数
从动态参数可以看出：电机在1400r/min的时候的输出轴
转矩为：0.4988N.m,
输出功率为： 73.123W
效率为：64.7841%
峰值电流为：0.5998A
平均电流为：0.4228A
结论：此次只是对电机性能大概的做了分析，从分析计算结果看基本与实际情况相符，由于转子的样式在本分析软件中没有，采取的是近似的计算，另外由于本人专业知识有限，还有很多参数以及损耗、发热量未考虑进去，如需精
确的计算需要专业的人员和软件进行计算。