【摘要】：針對(duì)無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制問(wèn)題,提出利用反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè),并利用三段式啟動(dòng)法完成電機(jī)啟動(dòng)。將無(wú)刷電機(jī)三相繞組的端電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),并推導(dǎo)出三相繞組端電壓與未導(dǎo)通相反電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系,通過(guò)計(jì)算解出反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)先通過(guò)對(duì)指定相通電,確定轉(zhuǎn)子的初始位置,進(jìn)而由外同步加速狀態(tài)切換到自同步狀態(tài)。文章采用Labview軟件搭建了電機(jī)啟動(dòng)控制系統(tǒng)仿真模型,最后通過(guò)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證了所提方案的有效性與可靠性。
【圖文】：

第2期周勇，等:無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)位置檢測(cè)與啟動(dòng)控制研究組電氣模型，x可為a、b或c。圖1定子電氣模型L為相電感;Ｒ為相電阻;ex為每一相的反電動(dòng)勢(shì);Un為星形連接中性點(diǎn)對(duì)地電壓;Ux為對(duì)地相電壓。每相繞組的端電壓的模型如下:ux=Ｒ·ix+Ldixdt+exun(1)假定此時(shí)AB相導(dǎo)通，則ua=Ｒ·ia+Ldiadt+eaun(2)ub=Ｒ·ib+Ldibdt+ebun(3)uc=ec+un(4)ia=－ib(5)將以上3個(gè)端電壓方程相加得到ua=ub+uc=ea+eb+ec+3un(6)在反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻ea+eb+ec=0。則(6)式可以簡(jiǎn)化為ua+ub+uc=3un(7)那么(4)式就有3ec=3uc－(ua+ub+uc)(8)由(8)式可以看出，只要判斷(8)式右端的正負(fù)符號(hào)改變情況，就可以判斷出非導(dǎo)通相(C相)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)。電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，每一相的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零2次，控制器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將電機(jī)三相繞組端電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用公式(8)求得非導(dǎo)通相繞組反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，從而可以得到相應(yīng)的換相信息。該種方法的優(yōu)勢(shì)是可以直接對(duì)端電壓進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，但是缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的———有PWM(pulse-widthmodulation，脈沖寬度調(diào)制)斬波等干擾信號(hào)，影響模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此仍需要對(duì)三相端電壓進(jìn)行濾波［7］。1．2三段式啟動(dòng)法三段式啟動(dòng)通常是先通過(guò)對(duì)指定相通電，確定轉(zhuǎn)子的初始位置，位置確定好之后電機(jī)轉(zhuǎn)速為零，反電動(dòng)勢(shì)也為零，這時(shí)給電機(jī)施加頻率不斷增加切換信號(hào)，使電機(jī)不斷加速，即外同步加速階段［8］。當(dāng)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的幅值達(dá)到指定值之后，將電機(jī)由外同步加速狀態(tài)切換到自同步狀態(tài)。首先

西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第35卷2．2仿真結(jié)果及分析為了驗(yàn)證無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制方案的可行性，在labview中進(jìn)行有位置傳感器和無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)控制方案仿真，其中位置傳感器選用霍爾位置傳感器，該傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器，廣泛應(yīng)用于檢測(cè)技術(shù)，尤其是電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)。仿真模型的典型參數(shù)如下:電機(jī)阻抗:0．64Ω;電機(jī)感抗:0．75mH;額定電壓:24V;反電動(dòng)勢(shì)系數(shù):0．1;阻尼系數(shù):0．2。圖2為有傳感器與無(wú)傳感器2類(lèi)電機(jī)的啟動(dòng)對(duì)比，從圖中可看出2種控制方案電機(jī)啟動(dòng)均迅速，能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到給定轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定運(yùn)行;在外同步階段，電機(jī)預(yù)設(shè)換相點(diǎn)較為合理，電機(jī)可以穩(wěn)定加速;在外同步向自同步切換過(guò)程中切換點(diǎn)存在的相位誤差較小，沒(méi)有出現(xiàn)較為明顯的震蕩。通過(guò)對(duì)比說(shuō)明，無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的啟動(dòng)較為成功。相較于霍爾位置傳感器方案，無(wú)位置傳感器方案的不足之處在于，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間稍有變長(zhǎng)，在啟動(dòng)階段電機(jī)轉(zhuǎn)速也不如霍爾位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的平滑。無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)是因?yàn)槿问絾?dòng)法在轉(zhuǎn)子預(yù)定位階段需要在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)導(dǎo)通某相。圖2有傳感器與無(wú)傳感器啟動(dòng)對(duì)比圖3為有傳感器與無(wú)傳感器2類(lèi)電機(jī)在突增負(fù)載時(shí)的對(duì)比，從圖中可以看出，兩種模型均在空載情況下完成電機(jī)啟動(dòng)，穩(wěn)定運(yùn)行后，在12s時(shí)突增負(fù)載4N·m。根據(jù)波形分析，無(wú)位置傳感器方案在突增負(fù)載時(shí)的性能與霍爾位置傳感器控制方案基本相同，電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠得到迅速、準(zhǔn)確響應(yīng)。圖3突增負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速波形圖3實(shí)驗(yàn)為進(jìn)一步驗(yàn)證無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器伺服控制系統(tǒng)的可靠性，搭建了實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，，如圖4所示。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)DSP(digitalsignalprocessor，數(shù)字信號(hào)處理器)采用TI公司提供的TMS320F2812芯片為核心?

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1 邱建琪,史涔n

本文編號(hào)：2681485