直流无刷电机无位置传感器控制方法

直流无刷电机无位置传感器控制方法
摘要：在直流无刷电机的使用过程中，不能很准确的接收换相信号，因此，就导致该
电机无法实现对换相良好的控制，为了解决这类问题的出现，本篇文章将对直流无刷电机中
无位置传感器进行研究与分析，并且找到有效的控制方法。

具体的方法是利用电机内部的各
种装置之间的联系，来建立出一个直观的电机模型，之后通过电机内部反电势力的不断变化
来研究反电势对于换相位置的影响，在经过一定的计算从而能够保证换相信号的准确性，最
终实现对其良好的控制。

本篇文章通过具体的试验与测试来对控制的方法进行验证，最终得出，通过上述的方法，能够实现对其换相的控制。

关键词：直流无刷电机；传感器；换相位置；控制效果
前言
随着经济与技术的共同发展，使得各种工业也得到了快速的发展，由于直流无刷电机在
使用的过程中效率非常高且其的构成比较简单，使得直流无刷电机在各个领域中都被广泛地
应用，其中包括航天、汽车、家电、工具等等。

与以往的有刷的电机来说，直流无刷电机的
组成部分少了电刷这一部分，但是直流无刷电机的作用原理却比有刷的更为复杂。

在直流无
刷电机的使用过程中，可以适当地将电机的电路进行调整，从而更好地实现对于换相信号的
收集，实现对其的控制，并能够有效地缩小该电机的体积。

一、直流无刷电机的主要构造
在直流无刷电机的使用过程中，主要是通过内部的传感器来对换相位置进行检测。

传感
器的种类非常多样，最常见的一般为电磁式传感器、光电式传感器以及霍尔式传感器这三种
类型，根据需求的不同来选择合适的传感器类型。

与其他的传感器相比，霍尔式传感器的使
用成本比较低，且具有较强的性能条件，因此，该类型的传感器被使用得更加广泛。

为了保
证直流无刷电机使用的效率，需要对其进行有效地控制，从而提高对于换相信号搜集的准确性。

二、背景介绍
随着经济与技术的共同发展，使得人们对于电机的需求越来越大，随之对电机也有了更
高的标准。

过去，大多数使用的是直流有刷电机，但这种电机存在诸多缺陷，无法满足需求。

比起直流有刷电机，无刷电机的效率和性能都大大提升，它们采用电子开关电路取代电刷，可以更加精确地控制电机的运行，同时也可以有效地防止电机运行时产生的火花。

通过相关的研究发现一种利用特殊的观测器来对直流无刷电机进行控制的方法，该方法的控制能力非常好，但是对于设备的要求比较高，随之企业所支出的成本也会增加，因此，更加适用于一些经济条件较好的企业。

利用这种观测器的使用能够使得最终的结果更加准确，发挥着巨大的作用，因此，应当对于直流无刷电机的传感器控制进行进一步的研究与分析，从而提出更加合理、有效的控制方法。

三、建立直流无刷电机相关的模型
直流无刷电机在使用的过程中运行的过程比较复杂。

在对于直流无刷电机的传感器的控制中，要采用与以往不同的控制方法，通常情况下会利用开环控制的方法。

在电机的运行过程中，为了能够更好地了解到电机内部的运行情况，可以通过建立相关的模型来实现。

四、直流无刷电机的无位置传感器控制
4.1换相信号的提取
在直流无刷电机的运行过程中，信号的提取是非常重要的，但是通常情况下，在该过程中，可能会受到一些因素的干扰，从而导致信号的提取受到影响，因此，就需要通过反电势力的变化来对干扰的强度进行准确的判断。

本篇文章的试验过程中假定将反电势的最优情况的位置设置于初始位置，之后通过反电势的换相位置的变化情况，来对理想的反电势的变化程度进行计算，但是，利用该方法所得出的结果不够准确。

4.2换相控制
通常情况下，在能够准确地提取到换相的信号之后，才能够根据该信号来实现对于直流无线电机的换相的控制。

本篇文章内，通过无位置传感器的利用来促进换相的控制。

在该方法的进行前，首先需要先启动电机，之后将电机内部的换相信号进行准确地提取后再传输到控制中心，之后利用换相信号能够使得转子发生相应的变化，最后可以通过转子的变化来计算出直流无线电机内部各个零件的具体情况，该过程的主要流程如以下内容：
（1）对反电势进行计算，主要可以通过转子的变化值来进行计算，通过计算可以得出一个新的反电势值，再与之前的反电势进行比较，得出两者之间的差异；
（2）通过计算，可以发现反电势发生一定的变化，通过这种变化可以有效地分析出绕组与换相位置的情况，计算出两者的比值，通过该比值的信息，能够对换相位置进行不断的更新；
（3）通过上述的更新之后，使得转子受到一定的影响，使其的运行过程会出现一定程
度的延迟，该延迟需要合理地分配给每一个换相位置，最终能够有效地对电机换相情况进行
控制。

五、无位置传感器无刷直流电机的起动策略
使用无刷直流电机进行换相时，对于反电动势的检测是非常重要的，这能够让我们更准
确地了解电机的运行情况，并且能够更加高效地控制电机的性能。

在电机保持稳定的工作状
态或者采用较慢的转速运行时，由于反电动势的波动范围有限，检测电路很难及时发现其异
常值，这就会影响到控制器对功率开关管的正确操作。

随着无位置传感器无刷直流电机技术
的不断发展，它的启动能力已经成为当今控制领域的一个重要焦点，并受到了广泛的关注和
研究。

“三段式”已成为一种普遍接受的开始模式。

采用开环启动技术，可以使同步电机从低
速状态迅速地提升，直至达到预期的转矩，随即切换回无刷直流电机，以此来实现闭环控制，这也正是此技术的核心理念。

“三段式”的启动过程分为三个步骤：转子定位、加速以及切换，这使得外部电路变得复杂而繁琐。

六、试验
根据上文提出的控制方法需要进行测试，在测试的过程中，对三种控制的方法进行研究，分析每一种方法的控制效果，最终体现出本文所讲述方法的价值。

6.1试验的电机介绍
在本实验中所选用的直流无线电机在使用的过程中的电压在220V，在该电机内含有很
多部件，其中逆变器能够将电机内部的直流电转换为交流电，为电机的运行提供很好的电力
支持，而逆变器内部的二极管能够起到整流、稳定电压的作用。

其次，在该电机的内含有多
个电阻，按照不同的功能将电阻分为均压电阻、相电阻、泄放电阻以及用于保护二极管的电
阻这四种类型。

在直流无刷电机的运行过程中，如果电机功率增加时，反电势也会随之增加，对于换相信号而言，通常都是通过顺时针的方向传递的。

在该试验的过程中，将电阻分
别连接在不同的控制器上，之后对于电机内部的变化来进行检测，取其平均值作为最终的结果。

6.2试验的方法
在测试的过程中能够可以选用两两导通的方式来保证测试结果更加准确。

在该方式的使
用过程中，当三相绕组中的每一相绕组都到达120度之后，对其进行合理的调整，保持电路
处于无电的状态，并且保证每相都能保持在60度，这一步骤循环操作。

之后再将不同控制方法下的电压以及电流的变化结果记录下来，一般情况下，电机的转速很有可能会影响到最终的试验结果，所以为了避免该情况，可以选择适当的转速条件来进行相关数据的搜集。

6.3试验的结果
通过对于三种不同的控制方法展开的测试发现，这三种控制方法对于直流无刷电机的控制效果都不是非常显著，而其电压也产生了一定的误差。

与这三种方法相比，本文所提出的控制方法则能够更加有效地对直流无刷电机进行控制。

除此之外，通过试验可以发现不同方法下的电流以及电压之间有一定的联系，通过对其进行研究发现，这三种方法的控制效果都不是很显著，而本文所写的控制方法，相比于这三种方法能够保证电流与电压更加稳定，由此可见，本文所讲述的方法是非常有效的。

结束语
由于电力电子技术和自动化技术的进步，传统的直流电机已经不再适用。

相反，新型的交流感应电机具有更加牢固的结构、更小的尺寸、更少的维护费用以及更低的价格。

为了使得直流无刷电机能够更加稳定地运行，就需要对其进行有效地控制，本篇文章将直流无刷电机的控制方法进行分析与研究，并且通过相关的测试将其他三种控制方法与本文介绍的方法进行对比，最终发现本文所讲述的控制方法的控制效果更加显著，能够保证换相前后的电流以及电压的数值都相对稳定，本文的控制方法为之后的直流无刷电机的控制起到非常重要的作用。

参考文献：
[1]尹一帆，王琦.基于线反电势的无刷直流电机无位置传感器控制方法[J].火力与指挥控制，2020（11）：151-157.
[2]徐会风，苏少平，杜庆诚，等.基于扩展卡尔曼滤波观测器的无刷直流电机无位置传感器控制系统研究[J].微电机，2020（5）：31-39.
[3]孙希凤，秦斌，王欣.基于SVM的永磁无刷直流电机无位置传感器控制[J].电子产品世界，2020（1）：39-42.
[4]姚绪梁，林浩，鲁光旭，等.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（22）：4651-4660.
[5]周贝贝，苏少平，徐会风，等.基于幂次趋近律滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制系统研究[J].微电机，2019（5）：27-32.。