无刷直流电机的无位置传感器新运行方法

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。

无刷直流电机的无位置传感器DSP控制

ＤＳＣｏｒｌｏｕｓｅｓＤＣｏｔｒＰｎｔｏｆＢｒｈｌｓＭｏ
ｗｉｈｏｓｔｏｎＳｎｓｔｕｔＰｏｉｉｅｏｒ
ＳａｇａＪａｔｎｉｅｓｔＷｅｉｉｇ＋Ｒｅｎｄ＋ＸｉａｃａｇｈｎｈｉｉｏｏｇＵｎｖｒｉｙｉＣａｂｎｎＹｏｇｅｅＢｏｈｎ
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ＬＤ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Ｉ１ｌ功率Ｒ２３，模块为ＭＯＳＥＦＴ。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ＤＰ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２Ａ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

无位置传感器无刷直流电机的新型转子位置检测方法

导通方式）。
在一个ＰＷＭ导通周期中，假设以Ａ相、Ｂ相导通，Ｃ相悬空为例，如果Ｔ、管导通，４管关断，ｒｒ见图１把Ｐ，ＷＭ桥臂的上桥臂开关管导通、桥臂开关管关断的状态称之为Ｐ下ＷＭ —
ＯＮ状态；反，果开关管Ｔ关断，４通续流，通的情相如．ｒ导ｒＴ恒
ＤｉｅｔｃｒｅｔＢＬＤＣ）ＭｏｏｉｈｕｓｔｎＳｎｏｒｃ．ｕｒｎ（ｔｒＷｔｏｔＰｏｉｏｅｓｒｉ
ＬＮＤｏｇｘａＷＡＮＧＪａＴＡＮＬａ・ｎＩｎ・ｕｎ，ｉｎ，Ｉｉｎｆｇａ
（ｏｌｅｏｔｍａｉｎＳｉｃｎｎｉｅｒｇＳｕｈＣｉａＵｉｅｓｙｏｅｈｏｏｙＧａｇｈｕ５０４ｈｎ）ＣｌｇｆｅＡｕｏｔｃｅｅａｄＥｇｎｅｉ，ｏｔｈｎｎｖｒｉｆＴｃｎｌｇ，ｕｎｚｏ１６０Ｃａｏｎｎｔｉ
２０１钲２
仪表技术与传感器
ＩｓｒｍｅＴｃｉｅａＳｓｒｎｔｕｎｔｅｈｎｑｕｎｄｅｎｏ
２２０１ＮＯ７．
第７期
无位置传感器无刷直流电机的新型转子位置检测方法
林东轩，王剑，田联房
关键词：流无刷电机；电动势法；零检测；位置传感器控制直反过无中图分类号：Ｐ９Ｔ３１文献标识码：Ａ文章编号：０２—１４（０２００７０１０８１２１）７— ０７— ３

(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。

基于定子磁势闭环控制的无刷直流电机空间矢量无位置传感器起动新方法

三相逆变器的电压空间矢量调制（Ｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＳＶＰＷＭ）控制，并推导了三相星形连接
下的定子合成磁势矢量与电流最大相磁势矢量的关系。在此基础上，提出了一种在前级增加定子磁势调节的起动控制策略并对其进行简化。该起动算法不依赖于电机转子凸极性和初始位置，并有效控制了起动电流大小和
ｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅｆｏｒｃｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｍａｘｉｍｕｍｐｈａｓｅＳｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅｆｏｒｃｅｉｓｄｅｒｉｖｅｄｗｉｔｈｗｉｎｄｉｎｇｓｉｎＹｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．Ｈｅｎｃｅ，ａｎｅｗｓｔａｒｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｃｏｍｂｉｎｇｓｔａｔｏｒｍａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅｆｏｒｃｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈ
中图分类号：ＴＭ３Ｏ１文献标志码：Ａ文章编号：１００５ — ２６１５（２０１４）０１００４４ — ０７
ＮｅｗＳｅｎｓｏｒｌｅｓｓＳｔａｒｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＢＬＤＣＭＢａｓｅｄｏｎＳＶＰＷＭａｎｄＳｔａｔｏｒＭａｇｎｅｔｏｍｏｔｉｖｅＦｏｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌ

无刷直流电动机无位置传感器技术的新发展

电位代表了位置信息，调速范围可达到５０～００７５０
ｒｍｉ／ｎ。
较法、电势积分及锁相环法。由于反电势幅值与反电机转速成正比，因此反电势法都不适合于低速范
围。而目前广泛采用的开环起动技术，的成功实它现与负载转矩、电机参数、外施电压、速曲线等诸加
也能有效地检测出转子位置。
低系统的可靠性或者根本无法安装。因此，实现无
位置传感器的无刷直流电动机控制成为近年来无刷直流电动机发展的重要方向之一。目前，多数无刷直流电动机无位置传感器控大制都采用反电势检测法和开环起动技术（又称三段式起动法）。反电势法是迄今为止最成熟、常最见的转子位置信号检测方法，应用上具体地可分在为三种：电势过零点法、电势积分及参考电压比反反
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一
ｕＱ《０ ≤ ≥≥≥ ● ． Leabharlann Ｑ《４壬屋豇重
敬
触持电棚２８第期０年９０
无刷直流电动机无位置传感器技术的新发展
吕鲁莹，陈敏祥
（江大学，江杭州３０２）浙浙１０７摘要：绍了几种无位置传感器无刷直流电动机的转子位置信号检测方法的新趋势，论述了它们的基本原介并
ｅｔｄＴｈｅｐｉｃｐｅｆｎｗｔｏｒｅｃｉｅａｄｔｅｒｆａｕｅａｖｎａｅｎｄｄｓｄａｔｇｓｗｅｅｃｍｐａｅｎｅ．ｒｎｉｌｓｏｅｍｅｈｄｓｗｅｅｄｓｒｂｄ，ｎｈｉｅｔｒｓ，ｄａｔｇｓａｉａｖｎａｅｒｏｒｄ．

电动车用无刷直流电机无位置传感器控制

ｗａｄａｋｎｆｈｒｗｒｅｉｎｗｉｈｃｎｃｍｐｅｅｙｒｐａｅＨａｌｐｓｉｎｓｎｏｎｏｄｒｔｖｒｏｈｒｉｄｏａｄａｅｄｓｇｈｃａｏｌｔｌｅｌｃｌｏｉｏｅｓｒｉｒｅｏｏｅｃｍｅｔｅｔｓｏｔｏｎｓｏａｉｏａｅｓｒｅｓｃｎｒｌｔｔｇｅ，ｓｃｓｌｒｅａｕｔｆｃｌｕａｉｎ，ｌｗｒｌｂｌｙｈｒｍｉｇｆｔｄｔｎｌｓｎｏｌｓｏｔｒｅｉｓｕｈａｇｍｏｎａｃｌｔｃｒｉｏｓａａｏｏｏｅｉｉｔ，ａｉａｄ３。ｓｆｒｅａｓｎ０ｏｔｅｄｌｙ．Ａｔｈａｍｅｈｓｏｅｓｔｎｃｒｕｔｓｄｓｎｄｔｖｒｏｅｐｏ — ｗａｅｓｍｅｔ，ａｐａｅｃｍｐｎａｉｉｉｗａｅｉｅｏｏｅｃｍｅｔｒｂｔｉｏｃｇｈ
摘
２２１）１０３
要：针对传统无传感器控制策略计算量大、可靠性不高、３。０软件延时等缺点，基于无刷直流电机反电势过零
检测的原理，分析了三相端电压与中性点的关系，提出一种可完全替换３相霍尔位置传感器的硬件设计方案，实现
电机的无传感器运行。同时在硬件电路中设计了相位自补偿电路，克服以往传统方法相位补偿不准确，电机无法稳
ｌｍｓｔａｈｈｓｏｅｈｔｔｅｐａｅｃｍｐｅｓｔｎｉｏｃｕａｅａｈｙｔｍａｏｆｃｅｔｙｒ．Ｄｅｅｏｅｒｔ— ｎａｉｓｎｔａｃｒｔｎｄｔｅｓｓｅｃｎｎｔｅｆｉｎｌｕｎｏｉｖｌｐｄａｐｏｏｔｐｌｔｒｂｙＣＹ８Ｃ２３ｒｃｎｒｌｃｐａｄｄｘｅｉｎｓ，ｔｅｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌｓｖｒｆｅｈｔｔｙｅｐａｆｍｏ４５３ｆｏｔｏｈｉｎｏｅｐｒｍｅｔｏｈｘｅｉｎａｅｕｔｅｉｄｔａｈｅｉ

无刷直流电机无位置传感器的一种新型控制方案

（）电动势积分法等。ｄ反但这些方法都没能解决精确、可靠以及复杂
・８・２０年第１《３０６期电机技术》
２１控制原理．在一台直流电机中，每一个通电相都可以用
一
微分方程表示。电相的某相电压一般可以表通
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研究与交流
筑瞄鬓垂蛾
无刷直流电机无位置传感器的一种新型控制方案
万文斌黄夫阳
合肥工业大学（３０９２００）
ＡｖｌＣｏｒｌＴｅｈｎｉｅｏｎｓｒｅｓＢＬＤＣＮｏｅｎｔｏｅｑｕｆＳｅｏｌｓ
无位置传感器无刷直流电机的驱动技术是基于一个与速度无关的函数的新型位置监测技术。
磁链函数在物理意义上是与速度无关的。了达为到我们的控制要求，制方程可由两个监测定子控
ｓｌｅｔｅｐｏｌｍｆｈｅｓｒｅｓＢＬＤＣｍｏｏｒｖｓａｏｖｈｒｂｅｏｅｓｎｏｌｓｔｔｒｄｉｅｔ
２控制方案的引出
现在大多数无传感器的电机驱动技术都采用与速度有关的反电动势。但在静止和低速时，电动势为零或者无法检测到。因此，低速范围内就无在
法使用反电动势法进行监测。当反电动势过零且点时，由此而估计到的换向点在瞬态过程中也会出现位置上的误差。了克服以上的缺点，们在为我基于物理概念的基础上引入了一个新的函数。

无刷直流电机的无位置传感器控制

无位置传感器控制技术是无刷直流电机研究的热点之一，国内外相关研究已经取得阶段性成果。

在无刷直流电机工作过程中，各相绕组轮流交替导通，绕组表现为断续通电。

在绕组不通电时，由于绕组线圈的蓄能释放，会产生感应电动势，该感应电动势的波形在绕组两端有可能被检测出来。

利用感应电动势的一些特点，可有取代转子上的位置传感器功能，来得到需要的换相信息。

由此，就出现了无位置传感器的无刷直流电动机。

尽管无位置传感器控制方式使得转子位置检测的精确度有所降低，但由于取消了位置传感器，电机的结构更加简单，安装更加方便，成本降低，可靠性进一步提高，在对体积和可靠性有要求的领域以及不适合安装位置传感器的场合，无位置传感器无刷直流电机应用广泛。

无位置传感器控制方式下的无刷直流电机具有可靠性高、抗干扰能力强等优点，同时在一定程度上克服了位置传感器安装不准确引起的换相转矩波动。

无位置传感器技术是从控制的硬件和软件两方面着手，以增加控制的复杂性换取电机结构复杂性的降低。

以采用120o电角度两两导通换相方式的三相桥式Y接无刷直流电机为例，讨论基于现代控制理论和智能算法的无刷直流电机无位置传感器控制方法。

转子位置间接检测法目前无刷直流电机中主要采用电磁式、光电式、磁敏式等多种形式的位置传感器，但位置传感器的存在限制了无刷直流电机在某些特定场合的应用，主要体现在：1、位置传感器可使电机系统的体积增大；2、位置传感器使电机与控制系统之间导线增多，使系统易受外界干扰影响；3、位置传感器在高温、高压和湿度较大等恶劣工况下运行时灵敏度变差，系统运行可靠性降低4、位置传感器对安装精度要求较高，机械安装偏差引起的换相不准确直接影响电机的运行性能。

无位置传感器控制技术越来越受到重视，并得到了迅速发展。

依据检测原理的不同，无刷直流电机无位置传感器控制方法主要包括反电势法、磁链法、电感法及人工智能法等。

反电势法反电势法（感应电动势过零点检测法）目前是技术最成熟、应用最广泛的一种位置检测方法。

(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。

无位置传感器无刷直流电机闭环起动方法

无位置传感器无刷直流电机闭环起动方法王强;王友仁;王岭;徐旭明【摘要】针对无位置传感器无刷直流电机起动性能易受负载影响的问题,提出了一种基于直接反电动势的闭环起动新方法.起动包括预定位、加速和切换运行3个过程.分析了加速过程中依据非导通相端电压进行换相的原理,提出了换相点端电压阈值的确定方法.加速过程中,在PWM周期中的ON时刻采样非导通相端电压,并与设定的端电压阈值进行比较来确定换相点;切换运行状态下,通过检测非导通相反电动势过零点延时30°电角度来确定换相点.该方法实现了电机起动过程中位置的闭环控制,因此在不同的负载下均能顺利起动,并且检测电路简单、成本低,便于实现.实验结果表明了所提方法的有效性.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2013(017)011【总页数】6页(P41-46)【关键词】无刷直流电机;无位置传感器;反电动势;端电压;起动【作者】王强;王友仁;王岭;徐旭明【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言无刷直流电机（brushless DC motor，BLDCM）具有结构简单、维护方便、调速性能好、运行效率高等优点，广泛应用于商业、工业、航空航天等领域。

传统的无刷直流电机为了能正确换相，需要一套位置传感器来获得转子相对定子的位置信息。

但是，位置传感器的存在不仅增加了电机的成本、体积而且限制了电机在高温、高湿、强腐蚀性气体等恶劣环境下的应用。

针对该问题，国内外学者提出了多种无位置传感器控制方法，主要有反电动势法［1］、磁链法［2］、电感法［3］及人工智能法［4－8］等。

其中，反电动势法具有简单、实用等优点，在工程上得到了广泛应用，但是当电机静止时反电动势为零，电机无法实现自起动，针对该问题，国内外学者提出了多种起动方法。

无位置传感器无刷直流电机变速控制的新策略

ＫＬｗｏｄＢＬＤＣｏ∞ｆ。ｍｍｕｔ｜ＤＳＰ，，ｒｓ：ｄ，ｍ：。ｏｎ；
１引
言
无刷直流压缩机的波形得到较大的改善，统调速系
压缩机采用方波型无位置传感器无刷直流电动机，有体积小、率高、具效噪声低、动小的特点。振在家用空调中有效地提高了整机的性能系数和能效比，是变频变速家用空调的发展方向。
现代家用空调多为冷暖壁挂式分体空调，整个系统由３部分组成：控器、内机和室外机，一遥室是
个多ＣＵ结构的控制系统。室外机则是变频空调Ｐ
行，因此正确地控制换相是无刷直流电机稳定运行
的关键所在。
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第３第２期６卷
２００２年４月
电力电子技术
Ｐｏ，ｅｅｔＭｃ￣ｒＥｌｃｍｖｓ
Ｖ０３Ｎｏ２１６．．
Ａｐｉ２０ｒ，０２ｌ
无位置传感器无刷直流电机变速控制的新策略
朱平平，高艳霞，周意成
ＡｗｔａｅｙｏｒａｅＳｅｄＣｏｒｌｆｒＰｏｉｉｎ・ｅｓｒｅｓＢＬＤＣｏｏＮｅＳｒｔｇｆＶａｉｂｌｐｅｎｔｏｏｓｔｏＳｎｏｌｓＭｔｒ
ＺＨＵｉｇｐｎＰｎ — ｉｇ，ＧＡＯＹａ－ｉ，ＺｎｘａＨＯＵｅｅＹｈｎｇｃｈｎｈｉｎｖｒｉａｇａｉｅｓｙ，Ｓａａ００２＾ｎＳＵｔｈｈｉ０７，ｃｉ２ａ】

直流无刷电机无传感器启动方法讨论

直流无刷电机无传感器启动方法讨论【摘要】本文详细分析了三种反电动势法检测转子位置启动的方法及其缺陷，在此基础上，提出一种可以获得精确估计的转子位置和准确换相的拟合计算，并用实验加以论证，旨在为直流无刷电机无传感器的启动提供技术参考。

【关键词】无刷直流电机；无传感器；反电动势一、反电动势法检测转子位置启动的方法及其缺陷1.三段式启动法通电后，电机开始加速，当产生明确的反电动势时，电机停止加速并进行强制换向，切换至自同步状态。

上述过程可以分解为：自定位、强制加速和切换至自同步，因此，被命名为三段式启动法。

由于三段式启动的阶段区分过于明显、过渡的不好，在切换时刻，电机往往运行的不平稳，所以三段式启动法适用于电机所带负载较轻的情况，它的通用性不强[1]。

2.升频升压法如图1所示，启动电路通电后，电容C两端的电压逐渐上升，一方面这一电压信号经过压控振荡器和分配器的处理后变为时钟信号，然后再经过环形分配器的处理变为换相信号，通过控制换相信号进一步控制电机绕组的闭合和导通。

另一方面电容C两端的电压信号被调制成占空比可控的PWM信号，电机绕组的电压会随着PWM信号占空比的变化而变化。

加在绕组上的电压与频率随着电容C两端的电压逐渐上升而逐渐变大，电机开始加速运行。

此外，将电容C两端的电压信号和比较器设置的阈值相比较，小于阈值时，电机加速，等于阈值时，电机立刻停止加速，切换到自同步运行状态。

采用升频升压法启动无传感器的无刷电机的成功率较大，但是这种方法占用的PCB板面积很大，不适用于微型应用的场合，并且所需的控制电路比较复杂，所使用的元器件很多，大大降低了电机的可靠性[2]。

图1电路结构框图3.预定位启动法对电机的绕组通电可以形成磁场，这一磁场定位了电机的位置，由于磁场的作用，电机的转子会向着磁场的轴线方向进行旋转,直到转子的磁极和磁场的轴线方向重合。

电机绕组的通电时间要控制好，确保转子的磁极有足够的时间和磁场的轴线方向重合，实现定位。

无位置传感器无刷直流电机起动控制及低速运行方法[发明专利]

专利内容由知识产权出版社提供
专利名称：无位置传感器无刷直流电机起动控制及低速运行方法
专利类型：发明专利发明人：姚绪梁,姜奕舒,林浩,王景芳,赵继成,刘铜振,黄乘齐,
马赫,关越铭申请号：CN20191012914 1.6 申请日：20190221 公开号：CN10984 234 0A 公开日：20190604
摘要：无位置传感器无刷直流电机起动控制及低速运行方法，属于电机起动技术领域。本发明通过脉冲产生模块产生宽窄脉冲，位置检测模块利用电流传感器检测脉冲产生模块作用下的电流响应，以确定转子当前位置，利用转速计算模块估计转子大致转速，形成转速闭环，最后通过B uck 变换器调整输出电压，调节功率管的导通占空比调节输出电压。本发明实现了无位置传感器无刷直流电机低速下运行，拓宽了无位置传感器无刷直流电机的速度范围，降低了无位置传感器无刷直流电机检测线电压等信号时的高频谐波，减小了无刷直流电机起动和低速运行过程中的转矩脉动并提高了平均转矩，有助于无刷直流电机的快速精确起动。
申请人：哈尔滨工程大学地址：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室国籍：CN 更多信息请下载全文后查看
பைடு நூலகம்

永磁无刷直流电机霍尔传感器故障诊断与容错运行新方法

永磁无刷直流电机霍尔传感器故障诊断与容错运行新方法目前，针对无刷直流电机无法正常运行的情况已提出了基于振动和定子电流频谱分析的故障检测和诊断方法，同时也有霍尔传感器FTC方案。

本文提出在霍尔传感器发生故障的瞬间进行精确的诊断，并保证无刷直流电机持续稳定运行的方法。

根据霍爾信号的持续时间是否出现异常来判断是否出现霍尔传感器故障，同时，切断出现故障的霍尔传感器，采用正常工作霍尔传感器的信号预测故障霍尔传感器的信号，使无刷直流电机进行正常换相。

标签：永磁无刷直流电机;霍尔传感器故障诊断;容错控制;Simulink仿真引言：文章围绕一个霍尔传感器出现故障和两个霍尔传感器出现故障的情况进行了详细的分析和仿真，提出了一种霍尔传感器实时故障分析诊断与容错运行的方法。

本容错运行方法利用正常工作霍尔传感器高电平与低电平的时间计算，并模拟故障霍尔传感器高、低电平时间，在故障霍尔传感器电平不改变的情况下也可以使电机正确换相。

实验结果表明，通过正常工作的霍尔传感器可以较好地判断故障霍尔传感器电平变化的情况，进而控制晶体管的导通与关断，保证无刷直流电机的正常换相。

采用本文的容错方式运行可以保证无刷直流电机运行驱动系统在霍尔传感器故障的情况下可靠运行，对提高无刷直流电机驱动系统的可靠性具有重要的应用意义。

1 基于霍尔传感器的BLDC驱动系统基于霍尔传感器的永磁无刷直流电机（BLDC）驱动系统的基本结构，此结构由转速PI调节器、电流幅值限制模块、电流检测模块、电流PI调节器、PWM 及换相模块、位置检测模块、转速检测模块和永磁无刷直流电机组成。

无刷直流电机一般采用三相逆变器供电和两两导通的控制方式，需要三个霍尔传感器对电机转子位置进行实时检测，在一个电周期内提供六路换相信号实现电机换相。

三个霍尔传感器分别独立工作，在一个电周期内可发出相位相差120°的方波信号，用以确定转子位置，进而控制晶体管开断.2 霍尔传感器故障诊断及容错控制2.1 一路霍尔传感器出现故障当一路霍尔传感器出现故障时，可以分为三种情况：H1出现故障、H2出现故障、H3出现故障。