BLDC基于脉冲注入法的无刷直流电机转子位置
无刷直流电机无位置传感器转子位置辨识策略
无刷直流电机无位置传感器转子位置辨识策略摘要：无刷直流电机（BLDCM）是一种用电子换相代替机械换相的新型电机，通常采用永磁体转子，因具有功率密度高、结构简单、调速性能好等优点而得到了广泛应用。
关键词：无刷直流电机；转子位置辨识策略无刷直流电动机具有结构本身相对简单、控制系统设计方便、运行稳定、维护成本低、功率密度高、调速性好等优点，已经在伺服控制、精密电子、办公自动化、医疗器械、家用电器、电动车辆、航天航空、工业工控等行业内得到了广泛的应用。
传统的无刷直流电动机需要安装位置传感器，从而得到转子位置信号对三相绕组进行换相控制。
然而位置传感器的安装不但增加了系统自身的尺寸，使内部结构变得复杂，同时增加了成本，特别在高温、高湿等恶劣的工作环境下，传感器信号线容易受外界信号干扰，系统可靠性降低。
一、慨况无刷直流电机因其高效率、长寿命、低噪声及其良好的机械特性等优点，在航空、军事、汽车和办公自动化等行业得到了广泛地应用。
传统无刷直流电机控制系统的正常运行，需要位置传感器来确定转子相对位置。
但位置传感器增大了电机的体积和成本，维修困难，且传感器的连线较多，容易受外界信号干扰。
因此，无刷直流电机无位置传感器控制成为当前研究热点之一。
由于无刷直流电机的反电动势一般难于直接检测，因此通常采用间接方法得到反电动势过零点。
使用端电压法得到反电动势过零点，这种方法虽然结构简单，但是需要重构电机中点，滤波电路的使用也会导致检测到的反电动势过零点信号产生相移，需要额外的硬件或者软件对其进行补偿。
采用三次谐波检测反电动势的过零点，通过虚构电阻网路中点，得到三次谐波过零点与相反电动势过零点的关系。
但实际上由于电阻网路的加入，三次谐波的波形失真。
同时，对于实际的无刷直流电机，由于电机设计，漏磁的存在，反电动势波形平顶宽度往往小于120°。
二、无刷直流电动机电路拓扑及数学模型三相全桥式无刷直流电动机主电路拓扑结构框。
其三相绕组为Y型接法，假设三相绕组的反电动势波形为梯形波，三相绕组的电流波形为方波。
确定霍尔元件在bldc中的位置的方法
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脉冲注入法的无刷直流电机转子位置
基于脉冲注入法实现的无刷直流电机转子位置检测摘要：本文提出了一种采用脉冲注入来检测无刷直流电机在静止状态时转子位置的方法。
基于方法依次向定子绕组注入一系列的脉冲，通过脉冲电流的变化对转子位置进行估算。
实验结果表明：该方法不但具有较高的位置检测准确性，同时对电机的参数依赖性低，可以省去电机内部的检测元件，又可以应用到其它电机。
关键词：无刷直流电机转子位置脉冲注入识别AbstractThis paper presents a method to detect the rotor position of Permanent Magnet motors at standstill by using a suitable sequence of voltage pulses. Based on this method， a suitable sequence of voltage pulses is applied to the stator windings. We can estimate the magnets position by the current variation of the pulses. The obtained results show that this method is not only efficient but also need bit of motor parameters，it can omit motor internal examination parts and may be used on other type of motors.Key words: BLDCM Rotor position Pulses injection Recognition引言近年来，由于无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)具有调速特性好、无换向火花、无无线电干扰、效率高、寿命长、运行可靠、维护简便等优点，其应用越来越广泛。
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。
bldc的工作原理
bldc的工作原理
无刷直流电机（BLDC）是一种高效率、高功率密度、低噪音和长寿命的电动机种类。
它们通常用于工业、家电、汽车、手持电动工具和玩具等各种应用中。
在这篇文章中，我们将了解无刷直流电机的工作原理。
BLDC电机是一种由永磁体绕组、感应绕组和电子速度控制器组成的电机。
永磁体位于电动机的转子内部，感应绕组则位于电动机的静止部分（定子）上。
电子速度控制器可以控制电动机的电荷状态来使它旋转。
BLDC电机的工作原理基于交流电驱动直流电机的原理。
在传统的直流电机中，电动机转子上的永磁体会通过电动机电刷与定子上的绕组进行电流通道的切换，从而使电动机转动。
然而，在无刷直流电机中，电子速度控制器替代了电动机电刷，从而实现电流通道的切换。
BLDC电机的转速是由旋转磁场的频率控制的。
当电机通电时，电子速度控制器会将电荷转移到电动机的不同相位上，并在电动机的不同相位上进行导通和关断，从而产生旋转磁场。
在这个过程中，电荷会在电动机的绕组之间反复流动，从而使电机转动。
电荷的流动和停止有助于控制电机的速度和转向。
BLDC电机具有高效率和高功率密度的特点，这是由于电机的永磁体销和电子速度控制器的优良性能所带来的。
这使得BLDC电机成为各种应用中的理想选择，尤其是对于需要长时间运行的应用。
总之，BLDC电机是一种高效率、高功率密度、低噪音和长寿命的电机类型，其工作原理基于电子速度控制器的调控。
它成为各种应用中的理想选择，也是电动机技术的重要进步之一。
无刷直流电机(BLDC)构成及工作原理详解(附部分生产厂家)
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
无刷直流电机（BLDC）构成及工作原理详解（附部
分生产厂家）
无刷直流电机（BLDC）是永磁式同步电机的一种，而并不是真正的直流电机，英文简称BLDC。
区别于有刷直流电机，无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。
一、有刷直流电机简介
介绍无刷直流电机之前，我们来看看有刷电机：
直流电机以良好的启动性能、调速性能等优点着称，其中属于直流电机
一类的有刷直流电机采用机械换向器，使得驱动方法简单，其模型示意图如下图所示。
直流电机模型示意图
DC电机（有刷电机）的运转示意图
电机主要由永磁材料制造的定子、绕有线圈绕组的转子（电枢）、换
向器和电刷等构成。
只要在电刷的A和B两端通入一定的直流电流，电机的换向器就会自动改变电机转子的磁场方向，这样，直流电机的转子就会持续运转下去。
专注下一代成长，为了孩子。
bldc六步换相法 转子初始位置
标题：BLDC 六步换相法与转子初始位置摘要：本文将围绕BLDC（Brushless DC Motor）的六步换相法以及转子初始位置展开讨论。
首先介绍BLDC电机的基本结构和工作原理，然后详细解释六步换相法的实现步骤，并着重探讨转子初始位置对于BLDC电机运行的影响。
通过本文的阐述，读者将对BLDC电机的控制方法和转子初始位置有更深入的了解。
关键词：BLDC电机，六步换相法，转子初始位置1. BLDC电机的基本结构和工作原理BLDC电机是一种无刷直流电机，与传统的有刷直流电机相比，它具有结构简单、寿命长、噪音小、效率高等优点。
BLDC电机由定子和转子两部分组成，定子上安装有电磁铁，而转子上带有永磁体。
当电流通过定子绕组时，产生的磁场会与转子上的永磁体相互作用，从而使转子产生转动力。
BLDC电机通过合理控制定子绕组的电流，就可以实现转子的精准控制和驱动。
2. 六步换相法的基本原理BLDC电机在实际应用中常常采用六步换相法进行控制，该方法通过改变电流的流向和大小，来控制转子的转动。
具体而言，六步换相法将电机的360度电角度划分为六个等分，每相邻两个等分代表一个换相步骤。
在每个换相步骤中，需要对相应的绕组施加电流，从而实现磁场的旋转和转子的转动。
这种控制方法简单高效，适用于各种类型的BLDC电机。
3. 六步换相法的实现步骤（1）确定电机旋转方向在实施六步换相法之前，需要确定电机的旋转方向。
这可以通过检测电机的霍尔传感器信号来实现，霍尔传感器可以感知转子位置并输出对应的信号。
通过分析霍尔传感器的信号，就可以确定电机的旋转方向。
一般来说，电机的旋转方向是由电机的控制器来决定的。
（2）确定换相顺序确定了电机的旋转方向之后，就需要确定六步换相法的顺序。
不同的电机制造商可能会采用不同的六步换相顺序，因此需要根据实际情况确定具体的顺序。
一般而言，电机制造商都会提供相应的技术文档，详细介绍了换相顺序的具体信息。
（3）施加相应的电流根据确定的换相顺序，就可以施加相应的电流到定子绕组。
bldc电机霍尔传感器位置计算
一、介绍BLDC电机（Brushless DC Motor）是一种无刷直流电机，它采用永磁体和电子元件来实现换向。
为了准确控制电机的转速和位置，通常需要使用霍尔传感器来检测转子的位置。
在本文中，我们将讨论如何利用霍尔传感器来计算BLDC电机的位置，以便实现精准的控制。
二、BLDC电机的工作原理1. 基本结构BLDC电机由定子和转子组成，其中定子上安装有绕组，用来产生磁场。
而转子上则安装有永磁体或者电子式永磁体。
转子上的永磁体通过控制器产生的交变磁场来进行换向，从而驱动电机转动。
2. 霍尔传感器为了确定转子的位置，通常在电机的定子上安装三个霍尔传感器，它们均匀分布在电机的周围，并与转子上的永磁体对准。
当转子旋转时，霍尔传感器可以检测永磁体的位置，并将此信息反馈给控制器。
三、霍尔传感器位置计算的原理1. 传统方法传统的霍尔传感器位置计算方法是通过检测霍尔信号的变化来确定转子的位置。
通过对霍尔信号进行脉冲计数，可以确定转子的位置，但是这种方法存在精度不高，响应速度慢的缺点。
2. 电子换向方法电子换向方法是一种新的转子位置计算方法，它通过对霍尔信号进行处理，可以准确快速地确定转子的位置。
通过采集霍尔信号的变化，结合预先存储的转子位置信息，控制器可以实时计算出转子的位置，并相应地进行换向控制。
四、实际应用随着电机控制技术的不断发展，电子换向方法已经被广泛应用于BLDC 电机控制系统中。
通过使用电子换向方法，可以大大提高电机的控制精度和响应速度。
电子换向方法还可以减少霍尔传感器的数量，降低系统成本。
五、总结BLDC电机的位置控制对于实现精密控制和高效运行至关重要，而霍尔传感器位置计算方法则是实现精准控制的关键。
通过使用电子换向方法，可以提高转子位置计算的精度和响应速度，从而实现更加精准和高效的电机控制。
随着技术的不断进步，相信电子换向方法将会在BLDC电机控制领域发挥越来越重要的作用。
六、电子换向方法的优势1. 精度高相比传统的脉冲计数方法，电子换向方法能够更精确地确定转子的位置。
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△iA iA1 iA2
(3)
图 1 状态下各相的测试电流示意图如下所 示，由于 B，C 两相的位置相对与磁铁中心 轴对称，所以它们的电流差应该大小相等。 由于 A 相此时所产生的磁场与磁铁刚好一 致正反电流所受到磁场的影响也是最大的， 产生的电流差理论上也是最大的。
到其它相的电流差。
ih
+
200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200
转子 位置
90
180
270
360
图 6 三相电流差随转子位置变化关系
位置 误差
10 5 0 -5 -10
转子 位置
90
180
270
360
图 7 转子位置误差 5。结论 这篇论文提出了一种利用脉冲注入来检测 永磁电机转子在静止状态下位置的方法。 此 方法是利用磁铁的位置不同而引起定子电 流变化来估测转子的位置的， 能有效的避免 瞬时的反转或者起动失败， 它不仅适用于无 刷直流电机还适用于直流同步电机， 并且不 需要知道电机参数。 实验结果表明估算误差 在[-8 +9]的电角度的范围内，因此可以使电 机在安全状态下起动。 由图 7 可以看出估算 误差也是有一定规律的，要进一步减小误 差，可以对程序的算法做进一步改进。 参考文献
相 数 极 数 额定电 压(V) 额定电 流(A) 额定功 率(W) 额定转速 (转/分)
图 3 电流差和转子位置关系示意图 【2】 综合分析所有三相的电流差 ， 可以检测到 转子的位置。 设电流差值随着转子位置连续 【4】 的变化 (设为正弦地变化如图 3 所示)， 根 据它们的组合可以测定转子的绝对位置。 2. 系统硬件电路构成 本系统是基于 TI 公司的 DSP320LF2407A 设 计的。如前所述，可按表 1 的顺序给出电流 脉冲。 表 1 给定时序 1 2 3 4 5 6 + _ _ + _ + VT1
同步，提高电流采样的可靠性，PWM 波形 需要 1us 的延时。 4．实验结果 下图显示出了由上述方法得到的电流差。 实 验非常理想，结果表明，能够得到足够检测 到的电流差， 有效的证明了所提出的方法的 有效性。 可以保证电机一直在安全状态下起 动。
△i(mA)
Application Society Annual Meeting ， New Orleans, 1997, pp. 459-463. [5] F. Parasiliti, R. Petrella, M Tursini, “Low Cost Phase Current Sensing in DSP Based ACDrives” Proc. of the IEEE ISIE’99, Vol. 3, pp. 1284-1289, Bled, Slovenia, 1999.
转子中心线
A相中心线
转子中心线
A相中心线
C
B
N
C
B
N
A
A
A
A
S
B
C
S
B
C
正相电流时
负相电流时
图 1 基本原理 以 A 相为例，其内部磁场( A )由永磁 体 PM 的磁场( AM )和定子电流磁场( Ai ) 两个效果叠加的。
A AM Ai
(1)
如果相电流再高一些，磁路将饱和，并 且绕组的自感应系数变小。 如果改变电流的 方向，则总磁通就变为： A AM Ai (2) 这样，磁通将退出饱和，绕组的自感应系数 将变高。正电压脉冲作用，数字控制器通过 电流传感器不断对电流进行A/D 变换， 当检 【3】 测脉冲结束时，得到一个峰值电流 。然后 再发出一个负电压脉冲， 检测得到负的相电 流峰值。 比较两个被放大后的电流值可以得 到一个电流差
3
ih1 k ih1 i p
+ _ _ _ +
_ + + + _
+ + + _ _
_ _ _ + +
_ _ + + +
+ + _ _ _
ih 2 k ih 2 i p
(7)
这里 k 和 i p 分别是增益和电流偏移误差， 其 中 k>0。计算电流差 △ih, SAMPLE ，可得：
VT6
△ih ih1 ih 2 k (i1 i2 ) k △ih (8)
因此， 在电路测量中可能出现的调整偏差是 不会对计算电流差的精度有影响的。 增益误 差对各相的电流差都是一样的， 所以就不会 对转子的判断造成影响。 为了能使 AD 转换和 PWM 波形的正确
首先由 PWM 单元给 VT1，VT2，VT6 高电 平。这样可检测得到的是某一相的正相电 流，然后加反向电流使电流强制为 0，再给 VT3，VT4，VT5 高电平，得到这一相负电 流，由式（4）得到电流差。同理，可以得
VT2 VT3 VT4
VT5
4 24 1.9 30 2450 传感器在电机各相上电流采样时的增 益和偏移误差也是不同的。 为了避免它带来 的问题， 作者在直流总线上安装一个分流电 阻(见图 4)。这样就具有相同的增益误差并 且没有偏移误差，得到的电流差更精确。这 种设计的优点是： 工作中的六个晶闸管中的 某个直流链路电流精确的等于相电流中的 【5】 一个或它的相反值 。 根据表 1， 可以得到：
基于脉冲注入法实现的无刷直流电机转子位置检测
摘要： 本文提出了一种采用脉冲注入来检测无刷直流电机在静止状态时转子位置的方法。 基 于方法依次向定子绕组注入一系列的脉冲， 通过脉冲电流的变化对转子位置进行估算。 实验 结果表明：该方法不但具有较高的位置检测准确性，同时对电机的参数依赖性低，可以省去 电机内部的检测元件，又可以应用到其它电机。 关键词：无刷直流电机 转子位置 脉冲注入 识别 Abstract This paper presents a method to detect the rotor position of Permanent Magnet motors at standstill by using a suitable sequence of voltage pulses. Based on this method， a suitable sequence of voltage pulses is applied to the stator windings. We can estimate the magnets position by the current variation of the pulses. The obtained results show that this method is not only efficient but also need bit of motor parameters， it can omit motor internal examination parts and may be used on other type of motors. Key words: BLDCM Rotor position Pulses injection Recognition 引言 近年来， 由于无位置传感器无刷直流电 机(BLDCM)具有调速特性好、无换向火花、 无无线电干扰、 效率高、 寿命长、 运行可靠、 维护简便等优点，其应用越来越广泛。检测 电机转子位置是无刷直流电机研究的一个 重要课题。转子位置的不确定，将直接导致 电机起动失败或短暂反转。目前，无刷直流 电机的起动方法有硬件起动和软件起动。 但 是硬件起动方式的最大缺点就是附加的起 动电路加大了电机的尺寸， 而且对电机的可 靠性也有所降低。 软件起动方式中的预定位 起动，需要先把转子驱动到某一特定位置， 【1】 停止摆动后再对转子驱动 。由于转子的 惯性，会使驱动时间变长。本文提出了一种 在转子静止时检测电机的方法。 永磁电机中转子的位置不同， 电机的磁 场分布不同， 对定子中各相电流的影响也不 【2】 同 ，作者就是利用定子中电流的变化，通 过向定子中发送一系列的电流脉冲， 根据测 量得到的电流峰值来判断转子的位置。 本文 简要介绍了其工作原理， 对在静止状态下检 测转子位置进行了实验， 验证了方法的可靠 性和可行性。 该方法不仅适用于无刷直流电 机， 对永磁同步电机以及其它永磁电机也有 效，并且对电机的参数没有特殊要求。 1. 基本原理 永磁电机的示意图如图 1 所示：
如下图 3 所示为图 1 状态下的电流差示意 图。
A 相 中 心 轴
(4)
i A
i B
i B
r
0
30
30
90
120
180
270
度
扇
1 2
3
4
5
6
区
图 4 检测电路 本实验用到 DSP 的两个模块。首先由时事 件管理模块 A(EVA)发出 PWM 信号，从电 机出来的电流信号经过模数转换块(ADC)， 采到电流差值后， 与已有值比较判断转子位 置。 3. 实验方法 本实验采用的是雅合全公司生产的 70ZWN24-30 型号电机，它是一有内部传感 器的无刷直流电机， 因此电机转子的精确位 置可以由传感器获得， 进而可以和本实验所 得值进行比较。其参数如表 2： 表 2 电机参数