无传感器BLDC控制与应用技巧

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BLDC无位置传感器控制技术

BLDC无位置传感器控制技术2014.11.12duguqiubai1234@BLDC电机是一种结合了直流电机和交流电机优点的改进型电机。

其转子采用永磁材料励磁，体积小、重量轻、结构简单、维护方便。

BLDC电机又具有控制简便、高效节能等一系列优点，已广泛应用于仪表和家用电器等领域。

本文主要讨论高压BLDC风机无位置传感器起动和运行技术。

一、无位置传感器技术简介BLDC电机最简单的控制方法是安装三个位置传感器，使用六步换相法控制。

但传感器器会增大电机的体积和成本，另外传感器的位置精度影响电机的运行；特别对于极对数较多的电机，传感器偏差少许机械角度也可能引起电角度偏差很多。

在某些恶劣环境下,如高温、潮湿、腐蚀性气体等环境，传感器易损坏，因而无法使用。

使用无位置传感器方式则可以克服上述缺点。

无传感器BLDC在性能上也存在一些不足:（1）难以实现重负载（例如额定转矩）起动。

好在风机属于轻负载起动的情况。

（2）难以快速起动。

例如很难实现1秒内从静止加速到全速。

好在风机通常不要求很短时间内完成加速。

（3）无法实现全速范围内任意调速。

有传感器BLDC能够实现0%～100%额定转速范围内的调速，而无传感器BLDC通常只能实现10%～100%额定转速范围内的调速。

好在风机通常不要求10%额定转速以下运行。

经过以上分析，可以看出风机非常适合使用无位置传感器方式控制。

国内高压无位置传感器BLDC技术仍处于不成熟阶段。

使用该技术的产品应以稳定可靠为主要要求，而不是以性能优越为主要要求。

高压无传感器BLDC如果追求性能优越，则成本太高，技术难度过大。

风机类产品通常起动后连续工作时间较长，所以通常不要求快速起动，不也要求反复起停。

风机类产品10%以下额定转速将造成风量过小，所以通常也不会要求10%额定转速以下运行。

无传感器BLDC起动时需要锁定转子、外同步加速（开环加速）等过程，所以起动较慢；起动过快易造成失败，所以通常不宜要求无传感器BLDC做快速起动。

无位置传感器BLDCM能量回馈控制新方法

D 驱动控制r i v e a n d c o n t r o l 微特电机 2006年第2期无位置传感器能量回馈控制新方法30　收稿日期:2004-09-14无位置传感器B LDC M 能量回馈控制新方法谢宝昌(上海交通大学,上海200030)A NovelM ethod on Regenera ti n g Con trol of Positi on Sen sorless Brushless DC M otorX IE B ao -chang(Shanghai J iaot ong University,Shanghai 200030,China ) 摘　要:为了简化无刷直流电动机结构、减小成本和提高可靠性,且能实现能量的双向流动,介绍了一种新的无位置传感器能量回馈控制方法。

该方法首先设计二阶阻容滤波电路和数字滤波器检测三相绕组端点电压和绕组电流,然后根据电机数学模型计算出无三倍次谐波的反电势信号,从而估算电机转速、判断转向和等电势点,确定正确换相时刻和逻辑,实现无位置传感器控制。

最后根据电机的可逆原理提出了一种简单可靠的高、低压蓄电池实现能量回馈的不可控整流方法。

关键词:无刷直流电动机电机;无位置传感器控制;等电势点;形状函数;能量回馈;可充电蓄电池中图分类号:T M 33 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2006)02-0030-04Abstract:I n order t o si m p lify structure,l ower cost and raise reliability of brushless DC mot or (BLDC M )and t o i m p le 2ment bidirecti onal trans m issi on of electric energy bet w een supp ly and ar mature windings,a novel method on regenerating contr ol of positi on sens orless BLDC M is p r oposed in this paper .The method p resents t o detect three -phase ter m inal voltages and sense ar mature winding’s currents via t w o -order RC anal og filter and corres ponding digital filter res pectively .Thus,back E MFs without tri p le har monics are calculated according t o mathe matical model of BLDC M.Further more,the r otating directi on,s peed and equi potential points are evaluated and the correct commuta 2ti on instants and l ogic signals are deter m ined .Finally,accord 2ing t o reversal p rinci p le of electric machines,a si m p le,reliable and uncontr ollable rectifier which regenerates electric energy fr om BLDC M t o high and /or l ow voltage batteries is als o intr o 2duced in this paper .Keywords:BLDC M;positi on sens orless contr ol;equi poten 2tial points;shape functi on;energy regenerati on;rechargeable bat 2tery1引　言传统直流电动机控制性能好但存在机械换向器,体积庞大且易产生换向火花、电磁干扰和需要定期维护电刷,因此不适用于恶劣环境。

无刷直流BLDC电机的无传感器梯形控制

图片列表
1 具有一个永磁对极转子的三相同步电机................................................................................... 3 2 针对一个 BLDC 电机的速度和电流控制环路配置 ....................................................................... 5 3 两相打开运行和转矩纹波内的电气波形................................................................................... 6 4 正弦波电机内的转矩纹波被控制为一个 BLDC........................................................................... 6 5 三相反相器 ................................................................................................................... 6 6 依据 PWM 占空比的分流电阻器压降（软斩波）........................................................................ 7 7 HDMC 套件上的反电动势感测............................................................................................. 8 8 定子端子电气模型 ........................................................................................................... 9 9 典型电流和反电动势波形正弦波 BLDC 电机驱动 ....................................................................... 9 10 一个 3 相 BLDC 驱动实现 ................................................................................................ 13 11 BLDC 电机霍尔传感器控制的总体方框图 .............................................................................. 13 12 软件流 ....................................................................................................................... 14 13 使用交流电源生成直流总线电源 ......................................................................................... 16 14 使用外部直流电源为反相器生成直流总线 .............................................................................. 17 15 PWM 输出：PWM 1（黄色），PWM 2（粉色）和 PWM 5（绿色），PWM 6（蓝色）........................ 20 16 1 级 - 递增系统构建方框图 ............................................................................................... 21

BLDC无刷直流电机（无传感器）控制有哪些方法？

BLDC无刷直流电机（无传感器）控制有哪些方法？无刷直流电机（BLDC）是随着电力电子技术、微型计算机以及稀土永磁材料的发展而出现的新型电机。

无刷直流电机与有刷电机不同，因为没有电刷和换向器，不能进行机械换相。

无刷直流电机是在电机运行过程中，无法完成自动换相，而是通过一定的硬件和软件来获得电机转子位置信号，从而进行电子换相。

无刷直流电机的控制一般会采用两相导通的方波驱动控制，只要求获得准确的换相点实现准确换相，其换相点可以通过位置传感器直接获得，也可以通过检测反电动势等物理量来间接获得换相点。

因此，无位置传感器直流无刷电机控制就是如何间接获取转子位置信号，得到换相点，实现电机换相。

个人归纳，目前无位置传感器无刷直流电机控制主要有以下三种方法。

第一，反电势法。

反电势法是目前最常用的一种转子位置信号检测方法。

无刷直流电机的定子绕组的反电势为正负交变的梯形波，绕组反电势发生过零后，延迟30度的电度角的时间，这个时刻就是电机准确换相时刻。

第二，状态观测器法。

该方法的基本思想将电机的转速、位置角、电枢电压以及电流等物理参量作为状态量，在定义状态变量的基础上建立电机模型，通过一定的数学方法来确定转子位置，实现电机换相。

第三，三次谐波电势法。

这种方法是从定子三相绕组端引出的Y 型连接的网络中心点到电机绕组中心提取电压，从检测三次谐波电势来确定转子位置。

不过此方法要求绕组电感不变，三相参数对称，磁场三次谐波分量等都有要求，因此目前在应用上受到很大程度的限制。

无位置传感器无刷直流电机的控制方式主要是间接获得转子位置的方式，以上三种方式是个人的理解和总结，反电势法是目前相对比较成熟，应用比较广泛的一种。

BLDC电机无感方波控制

BLDC电机无感方波控制——写代码的Tobem 有刷电机由于电刷和换向器之间的接触，会产生火花，并产生噪声，长时间使用会造成损耗。

而BLDC电机是没有电刷的，因此，其可靠性和使用寿命都要比有刷电机高很多，且现在节能减排理念深入人心，BLDC电机的高效率也让其应用领域越来越广泛。

未来BLDC 电机使用量比较大的应用市场主要有汽车、5G、无人机/水下机器人、电踏车/电动车、工业机器人、风机、压缩机、电动工具、泵类和个人保健护理等。

在大众民用领域，因为成本原因，很多是根据反电动势进行BLDC电机无感方波控制的，比如电动工具，无人机中的电调，以及最近风靡起来的筋膜枪等。

本文将对此方法的使用进行讲解。

电路上，我们要能测量到电机3相的反电动势，同时为了检测过零点，需要能测量到电机中点电压。

由于一般电机只给出3相接口，电机中点一般不引出，因此我们需要创建一个虚拟中点来进行检测。

原理图示意如下：BLDC电机无感方波控制中，最主要的内容是六步换相、换相时机以及开机启动问题。

下面将分别对这三个方面进行讲解。

六步换相，顾名思义，也就是将旋转一圈的电磁角分为6步，每步旋转的角度是60°电磁角。

每步过程中，只有两相通电，第三相是悬空的，可以根据该相的反电动势和虚拟中点电压进行比较，来判断过零点的产生。

六步换相法的时序如下图所示：对应线圈中流过的电流如下图所示：其实，总的原则是换相时保持原来通电中的一相不变，通电中的另一相变到原来悬空相即可，然后依次改变下去。

改变换相的方向，即可改变电机旋转的方向，即如果从1顺序到6进行换相为正方向，则从6逆序到1进行换相旋转的则为负方向。

在六步换相中，既可以采用上下MOS管PWM互补的方式，也可以采用上管PWM，下管常开关，或者上管常开关，下管PWM的方式。

下图采用的是上下管PWM互补输出的方式：下图采用的是一管PWM，另一管常开关的方式：程序可以采用状态机的方式将6步设置为电机的6种状态，可以参看STM32 SDK中的六步PWM样例。

无霍尔BLDC控制

無霍爾BLDC電機控制1 概述無霍爾的BLDC控制方案與有霍爾BLDC的基本原理相似，都是用所謂“六步換向法”，根據轉子當前的位置，按照一定的順序給定子繞組通電使BLDC 電機轉動。

所不同的是無霍爾BLDC不需要霍爾效應傳感器，通過檢測定子繞組的反電動勢過零點來判斷轉子當前的位置。

與有霍爾的方案相比，最明顯的優點就是降低了成本、減小了體積。

且電機引線從8根變為3根，使接線調試都大為簡化。

另外，霍爾傳感器容易受溫度和磁場等外界環境的影響，故障率較高。

因此，無霍爾BLDC得到越來越多的應用，在很多場合正逐步取代有霍爾BLDC。

本文介紹三相BLDC電機的無霍爾控制理論。

根據特定的應用場合，具體的實現方法會有所不同。

2 BLDC電機結構及驅動方式簡介一個簡單的BLDC的構造如圖1所示。

電機外層是定子，包含電機繞組。

多數BLDC都有三個Y型連接的繞組，這些繞組中的每一個都是由許多線圈互連組成的。

電機內部是轉子，由圍繞電機圓周的磁性相反的磁極組成。

圖1顯示了僅帶有兩個磁極（南北磁極）的轉子，在實際應用中，大多數電機的轉子具有多對磁極。

圖 1 BLDC基本結構[1]BLDC電機驅動電路的基本模型如圖2所示。

通過開關管Q0~Q5來控制電機三相繞組的通電狀態，開關管可以為IGBT或者功率MOS管。

其中位於上方即與電源正端連接的開關管稱為“上橋”，下方即與電源負端連接的開關管稱為“下橋”。

圖 2 BLDC電機驅動電路基本模型[2]例如，若Q1、Q4打開，其它開關管都關閉，則電流從電源正端經Q1、A 相繞組、C相繞組、Q4流回電源負端。

流過A、C相定子繞組的電流會產生一個磁場，由右手定則可知其方向與B相繞組平行。

由於轉子是永磁體，在磁場力的作用下會向著與定子磁場平行的方向旋轉，即轉到與B相繞組平行的位置，使轉子的北磁極與定子磁場的南磁極對齊。

類似地，打開不同的上、下橋臂MOS管組合，就可控制電流的流向，產生不同方向的磁場，使永磁體轉子轉到指定的位置。

无传感器bldc控制与应用技巧

无传感器bldc控制与应用技巧无传感器BLDC（无刷直流电机）控制是一种常用的电机控制技术，其主要应用于需要高效、精确、可靠的电机驱动系统中。

相比传统的开环控制方法，无传感器BLDC控制具有更好的动态响应和性能特征。

本文将介绍无传感器BLDC控制的原理和应用技巧。

无传感器BLDC控制是指在电机驱动系统中不使用传统的霍尔传感器或编码器等传感器来检测电机的转子位置。

传统的BLDC控制需要通过传感器来检测转子位置，然后根据位置信息来控制电机的相序和通断时机。

而无传感器BLDC控制则通过观测电机绕组的电流和电动势等信号来估算转子位置，从而实现对电机的控制。

无传感器BLDC控制的原理主要基于电机绕组的电流和电动势之间的关系。

在电机绕组中，当电流经过绕组时，会在绕组中产生电动势。

通过观测电动势的波形和幅值变化，可以估算出转子位置。

根据转子位置的估算结果，可以确定电机的相序和通断时机，从而实现对电机的控制。

无传感器BLDC控制的优点之一是简化了电机驱动系统的结构。

传统的BLDC控制需要使用额外的传感器来检测转子位置，增加了系统的复杂度和成本。

而无传感器BLDC控制不需要额外的传感器，只需要通过观测电动势等信号来估算转子位置，从而减少了系统的复杂度和成本。

无传感器BLDC控制还具有更好的动态响应和性能特征。

传统的BLDC控制需要通过传感器来检测转子位置，由于传感器的固有延迟和精度限制，会导致控制系统的动态性能受到一定的限制。

而无传感器BLDC控制通过观测电动势等信号来估算转子位置，可以实时地调整控制策略，提高系统的动态响应和性能特征。

在无传感器BLDC控制中，转子位置的估算是关键的一步。

一种常用的转子位置估算方法是基于电动势波形的比较法。

该方法通过观测电动势波形的变化，将电机的一个电极作为参考，根据电动势波形与参考电极的相位差来估算转子位置。

另一种常用的转子位置估算方法是基于电流波形的换向法。

该方法通过观测电流波形的变化，根据电流波形的变化趋势来估算转子位置。

将无传感器BLDC电机控制引入低成本应用

自己做Ｉ，还是买Ｉ＇ＰＰｔ
成也ＩＰ，败也Ｉ。魏少军指出：Ｐ
所有问题，你可以想办法把它变成你
“ ０２Ｃａｅｃ用户大全 ” 。２１２１年ｄｎｅ０２
自己用的，不一定去卖它。但是如果年８月９日，北京）匮圃
Ｉ核很重要，但是如何使用Ｉ核更重你创业，一定不要现在同时做ＩＰＰＰ，你
要。不拥有自主可控的Ｉ，。中国的首先想的是系统的问题．怎样尽快让Ｐｒ￣
●考文献
【ｉ莹华润上华：特色工艺是ｌ１］ｃ设计的有力保证（１－ — ９２２７１）０
数单没有人质疑３视觉的诱人因处理器＋字信号处理器＋指令多数Ｄ
根据两种处理器架构要求，提供素。工程师早已在期待未来的应用发据流）架构的ＳＣ（统芯片）不断ｏ系
３视觉与手势识别技术的发展Ｄ
算，以及快速搜索算法。ＤＳＰ是快速尚未开发出针对所有不同３视觉应会带来无尽的可能性。不过，如果没Ｄ可靠执行这种处理功能的完美选择。对于应用上层处理而言，高级操作系统（）及协议栈则可提供任何应用ｏｓ
ｈｔ：ｗｗｅｗｏｎａｔｌｌ４０Ｉｔｐ／ｗｅｐｃｒｃ／ｒｉｅ／３８４ｈｍ／ｎｃ

使用反电动势滤波进行无传感器 BLDC 控制

能否准确地检测到过零事件是实现该无传感器算法的关键。
带传感器的控制具有如下缺点：
• 传感器价格昂贵。除了需要购买传感器外，还需要在制造期间将传感器安装在电机上，这就增加了安装和接线费用。
• 传感器给电机添加了潜在的故障因素。如果传感器发生故障，则电机也无法继续工作。
• 在某些环境下，使用传感器不符合实际需要。例如，在电机处在浸没的环境中（如压缩机或泵），传感器可能首先会发生故障。
分）
图 1：
பைடு நூலகம்
PICDEM™ MC LV 开发板
图 2：
带附加功率模块的 dsPICDEM™ MC1 开发板
2007 Microchip Technology Inc.
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AN1083
BLDC 电机结构
该算法已在下列电机上经过测试：
• 4 极、 12V、 10A 风扇电机，最高转速为 29,000 RPM • 14 极、 12V 航空发动机模型，最高转速为 13,000 RPM • 4 极、24V、1A Hurst BLDC 电机模型 DMB0224C10002
使用这些术语来说明电机速度比机械 RPM 要容易的多，因为在涉及到电气 RPM 时，不用考虑电机极数这个因素。机械 RPM 和电气 RPM 之间的关系可用以下公式来表示：
公式 1：
机械 / 电气 RPM 关系
RPMMech =
(2 * RPMElec) ( 电机极数 )
RPMElec =
(RPMMech * 电机极数 ) 2
A相
B相
C相
注：
使用 dsPIC30F6010A 对运行的 BLDC 电机引线上的信号进行采样以捕获到这些波形。使用 MPLAB® IDE 的数据监控界面（Data Monitor and Control Interface， DMCI）工具可显示这些采样。本文档的 “实现算法”部分对 DMCI 工具做了更加详尽的讨论。

无传感器BLDC控制与应用技巧

phase A energized in forward direction
不同位置的电流峰值
Current(A)
两两通电的六种组合状态可以将转子位置判定到60度区间
phase B
0 Time
Current Sensor Output with Bias
phase A
phase C
Rotor Position within 60°
无感BLDC启动过程
在零速时，依据反电动势过零换向信号还未稳定。可采用6步+母线电流变化率信号进行换向
当某两相导通时，若电机此时还未转动，此时电机相当于电阻与电感的串联，那么母线电流的最大值保持不变。
udc
R
*i
L
di dt
e
施加的6步电压让电机转动，则此时母线上的电流发生变化。根据母线电流变化，进行换向操作。
2013-07
Copyright © Infineon Technologies AG 2013. All rights reserved.
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启动
启动初始, 电机没速度和BEMF，必须把电机加速到一定程度才能得到连续可靠地BEMF换相信息。
启动过程
确定电机初始位置开环运行切入闭环
无感BLDC反电势检测方式
1）通过AD检测实现
能准确的获得三相电动势的信息，精准的实现换相。
2）通过比较器实现
在高速依靠比较器的快速性，实现电机准确换相。
2013-07
Copyright © Infineon Technologies AG 2013. All rights reserved.
母线电压母线电流速度给定

无刷直流BLDC电机控制解决方案

无刷直流BLDC电机控制解决方案无刷直流(BLDC)电机正迅速成为要求高可靠性，高效率和高功率体积比的应用的自然选择。

这些电机在很宽的速度范围内提供大量的扭矩，并且与有刷电机具有相似的扭矩和速度性能曲线特性(尽管有刷电机可提供更大的静止扭矩)。

BLDC电机由于消除了传统直流电机换向时使用的电刷而具有显着的可靠性。

刷子磨损，降低了电机的性能，最终必须更换。

相反，在额定参数范围内运行时，BLDC 电机的预期寿命可超过10，000小时或更长。

与传统装置相比，这种寿命以及随后的维护和备件成本的降低可以抵消电机的较高初始成本。

BLDC电机正在进入最具成本意识的应用领域。

例如，在汽车领域，BLDC电机的使用正在飙升。

汽车制造商尤其被电机在机械工作中转换电能的效率所吸引，这有助于降低对车辆电力系统的需求(图1)。

根据分析师IMS的研究，到2018年，6亿只BLDC电机将用于内燃机驱动的轻型车辆，而2011年则为2亿只。

(BLDC电机的大型版本在电动和混合动力汽车中已经很常见。

)图1：BLDC电机，如用于水泵的这种装置，正在取代汽车应用中的传统电机(Melexis提供)。

BLDC电机的这种兴趣促使芯片供应商为该单元的电子控制系统开发定制的单片芯片。

本文将详细介绍BLDC 电机控制芯片- 用于驱动逆变桥的设备，最终激活电机线圈并控制速度和方向等参数。

减少霍尔传感器故障飞兆半导体公司拥有BLDC电机控制的悠久历史，最近推出的FCM8201芯片仍在继续。

该器件专为感应BLDC 电机控制而设计。

(传感电机需要霍尔效应传感器来指示线圈位置以辅助电子换向序列)。

FCM8201的关键技术进步是它可以选择脉冲宽度调制(PWM)模式。

有两种PWM模式可供选择：正弦波模式和方波模式。

方波模式包括PWM-PWM和PWM-ON技术，可提高电机驱动效率。

Fairchild解释说，该器件还内置霍尔信号调节电路，可为每个传感器信号输入产生3至6μs的“去抖”时间。

使用反电动势滤波进行无传感器BLDC 控制

BLDC 电机的应用非常广泛。本应用笔记中描述的算法适合于电气 RPM 范围在 40k 到 100k 的 BLDC 电机。运行于此 RPM 范围内的一些 BLDC 电机应用可以是模式化 RC 电机、风扇、硬盘驱动、气泵以及牙钻等。
本应用笔记中描述的算法可在以下两个 Microchip 开发板平台上实现：
RPSElec =
RPMElec 60
要保持定子中的磁场超前于转子磁场，那么一区间到另一区间的转变必须发生在转子处于特定位置的时刻，从而获得最佳转矩。下一部分将讨论在带传感器的 BLDC 控制应用中如何确定转子位置。
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带传感器的控制具有如下缺点：
• 传感器价格昂贵。除了需要购买传感器外，还需要在制造期间将传感器安装在电机上，这就增加了安装和接线费用。
• 传感器给电机添加了潜在的故障因素。如果传感器发生故障，则电机也无法继续工作。
• 在某些环境下，使用传感器不符合实际需要。例如，在电机处在浸没的环境中（如压缩机或泵），传感器可能首先会发生故障。
存在耦合的 PWM 噪声时很难检测到过零事件。例如，如果单片机需要识别在某一相的未驱动区间内反电动势信号首次穿过 0V 阈值的事件，由于 PWM 噪声导致信号过早穿过 0V 阈值，从而使得单片机不能在该区间的 30° 电角度位置检测到过零事件。在图 9 中，显而易见，反电动势信号在 30° 电角度标记已过零两次。
相。因此，给出一个可精确识别过零事件的算法，从而可估算转子位置，使电机绕组在正确的时间进行换相。
理想状态下，未驱动区间的反电动势信号是一条直线。实际情况下，反电动势信号耦合有来自驱动区间的噪声。使用 PWM 信号来改变电压，从而改变电机转速。由于电机绕组位置十分接近，一个绕组的 PWM 驱动信号可耦合到另一个绕组的反电动势信号上。

无传感器BLDC控制与应用技巧

无传感器BLDC控制与应用技巧无传感器无刷直流电机（BLDC）控制是现代控制领域中的一项重要技术。

传统的BLDC控制方法需要安装霍尔传感器以检测转子位置，然后采用相应的控制算法来控制电机运行。

然而，安装传感器增加了成本和复杂性，并且有时传感器可能会出错。

1.简化的控制算法：传统的BLDC控制算法有时很复杂，需要对传感器信号进行处理和校准。

无传感器BLDC控制算法可以通过简化反电势测量和位置估算来减少计算负担。

例如，可以使用反电势过零点来确定转子位置，并使用插补方法计算转子角度。

2.直接电流测量：传统的BLDC控制方法使用传感器测量电流，然后进行反电势测量和位置估计。

无传感器BLDC控制可以通过直接测量电流来省略传感器。

这可以通过在电机驱动器中添加简单的电流传感器来实现。

3.传感器故障检测和补偿：无传感器BLDC控制可以通过监测反电势和电流的变化来检测传感器故障。

当检测到传感器故障时，可以采取相应的补偿措施，如使用位置估计算法替代传感器信号。

4.自适应控制策略：无传感器BLDC控制可以通过采用自适应控制策略来提高系统性能。

自适应控制可以根据电机特性和负载要求自动调整控制参数，以实现更好的控制性能。

1.异步电机驱动：无传感器BLDC控制可以用于驱动异步电机，以实现高效的电机控制。

传统的异步电机控制通常需要复杂的硬件电路和控制算法，而无传感器BLDC控制可以提供更简单和有效的解决方案。

2.电动汽车：无传感器BLDC控制在电动汽车中得到了广泛应用。

电动汽车需要高效和精确的电机控制，以提供良好的动力性能和节能性能。

无传感器BLDC控制可以通过减少传感器的使用来降低成本和复杂性，同时提高系统可靠性。

3.空调压缩机：无传感器BLDC控制可以用于控制空调压缩机的转速。

空调压缩机通常需要根据负载需求来调整转速，以提供适当的冷却效果。

无传感器BLDC控制可以根据负载要求自动调整控制参数，以实现高效的压缩机控制。

总之，无传感器BLDC控制是一项重要的技术，可以提供简化的控制算法、直接电流测量、传感器故障检测和补偿等优势。

无位置传感器BLDCM

n
反电势检测信号由于噪声干扰可能出现多个过 0 干扰点，影响真实过 0 点的判断，因此需要采用软件滤波方法来消除噪声的影响。数字滤波算法有扩展卡尔曼滤波算法等。
无位置传感器BLDCM
在无刷直流电机应用领域，对成本和
微型化、可靠性的要求越来越高。转子位置传感器不仅增加额外费用，而且增大系统的体积，并降低了可靠性。特别是在压缩机、 DVD 、图形扫描仪等设备中，需要
采用无转子位置传感器的无刷直流电机。
无位置传感器BLDCM
控制策略
无位置传感器BLDCM控制策略是：反电势检测技术。利用电枢绕组的反电势来获取转子位置信息，从而获得正确的换相逻辑。以三相BLDCM两相通电模式为例: 根据BLDCM工作原理，滞后或超前反电势0点30º 电角时电机必须换相，即反电势过0点的一相绕组应该滞后 30º 电角导通，而超前 30º 电角关断。先检测不导通相绕组反电势过0点，再经过30º 电角度移相，最后根据转向要求实现绕组换相逻辑的控制。每相绕组在360°电角范围内反电势有2次过“0”点，三相共有6个过“ 0” 点，而且这 6 个过0 点正好相互间隔 60°电角。所以只要检测不导通绕组反电势过“0”点，并根据转子转速估计值确定移相 30º 电角所需要的时间，从而确定360°电角周期内的 6次换相时刻，实现无位置传感器BLDCM的导通与关断控制。
1 u k (u A u B uC ) 3
无位置传感器BLDCM
（2）反电努过0点检测多路选择开关是为了获取不导通相绕组端点电压信号，在比较器中与虚拟中性点电压一起比较。 ek＞0 比较器输出 ek＝0,翻转
ek＜0
无位置传感器BLDCM
（3）移相30°电角时间计算

120°方波无传感器BLDC电机控制器

120°方波无传感器BLDC电机控制器1、概述本应用笔记介绍了如何使用“端电压法”来实现120°方波无传感器BLDC电机控制器的设计。

采用“端电压法”来检测无传感器BLDC电机转子的位置，具有电路简单和程序算法简单的优点，系统响应速度快。

端电压的过零点就是电机的换相点，与构建电机虚拟中性点的检测方式相比，无需软件延时30°电角度，降低了软件编写的难度。

本设计中采用C8051F330的片上比较器来检查BLDC电机端电压的过零点，从而获得转子的位置。

针对不同的无传感器BLDC电机，在此设计的基础上适当地修改一些参数，都能很好地满足对BLDC驱动的要求。

C8051F330是美国芯科实验室设计的一款高速51内核的MCU，它是传统51 MCU的改良产品，完全兼容传统51 MCU。

C8051F330指令运行的峰值高达25MHZ，具有20个引脚，8K flash，768RAM，3个PCA模块，4个16位定时器，16通道10位ADC，AD转换速度高达200ksps，1通道10位DAC，1个片上比较器和1个片上温度传感器，以及丰富的通信接口：I2C、SPI和UART，QFN20小封装。

所需硬件●SMC0901开发板（见图4）●航模BLDC电机：D2632-1000（12VDC，4对极，额定带载转速5800RPM）●12V DC电源图4 SMC0901开发板该方案能实现的功能●无传感器BLDC电机120°方波驱动●正反转控制●调速范围：2000RPM ~ 6500RPM（机械转速），精度≤2%●PID转速闭环控制●比较器法检测电机端电压过零点●保护功能：过流保护、堵转保护和缺相保护●出现故障后立即进入保护状态，3秒后进入自恢复起动，重新开始运行（堵转和缺相情况除外）该方案优势：●采用“端电压法”，使用MCU内置的比较器检测端电压过零点，效率更高，成本更低，能很好地适应比较高速的无传感器BLDC电机调速系统●自动相位控制，完全由硬件自动完成，无需软件干预●参数调整简单，以适应不同的无传感器BLDC电机系统●能提供软、硬件参考设计●适用于泵类和风机类负载的应用2、系统介绍1）“端电压法”A) U、V、W三相的理想相电压波形图如图1、图2、图3所示：B) U、W两相电压合成的波形图如图5所示。

三相BLDC无刷直流电机的无传感器控制

三相BLDC无刷直流电机的无传感器控制我想买阿莫的调试板做上面的试验，MCU用ATMEL的，看了几天PIC关于这个问题的实现方法，楞没看懂，也不敢买调试板了。

有大哥指点下吗？先谢了。

BEMF过零点检测实现方法，电压开环PWM控制电机速度，启动制动平稳，母线电压48V。

就这么简单。

附件是DSPIC对于直流无刷BLDC无传感器电机控制的应用笔记（中文）和源代码：点击此处打开armok01104153.pdf点击此处下载armok01104154.zipBEMF是经典的设计，一般控制有电压环，也有电流环，多半是使用开环来预转，先算出转子位置，然后使用闭环PI来做速度调节，有些会有PID来控制。

要做BLDC最好PWM是六路的，有死区控制的，带上下桥臂输出。

我现在有几个这样的客户我在搞技术支持，不过使用的是ST7MC，也有用dsPIC4011，不过我ST7MC用的多写。

主要是用于BLDC的变频控制。

我有Microchip的dsPIC做的变频空调应用笔记，可惜，我暂时不能放出来。

阿莫的调试板用A TMEL的MCU看你用的是那个型号了，我记得A VR有个专门用来做电机控制的MCU可以，可惜要自己写PI，比较累。

ST的你可以在他的网站上下载全部的代码。

还有dsp也可以做，你可到Freescale上找到BLDC的变频控制笔记和代码这是ST 三相BLDC的变频控制PI算法;/**************** (c) 2005 STMicroelectronics **********************PROJECT : ST7MC demokitCOMPILER : ST7 METROWERKS C (HIWARE) / COSMICMODULE : regul.cLIBRARY VERSION : 2.0CREATION DATE : 07.2003AUTHOR : Florent COSTE / Microcontroller Application Lab / ST Hong Kong-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-DESCRIPTION : routine for closed LOOP operation-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-****************************************************************************** THE SOFTWARE INCLUDED IN THIS FILE IS FOR GUIDANCE ONL Y. ST MICROELECT RONICSSHALL NOT BE HELD LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGESWITH RESPECT TO ANY CLAIMS ARISING FROM USE OF THIS SOFTWARE.******************************************************************************-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-******************************************************************************/#include "version.h"#include "lib.h"#include "mtc.h"#include "regul.h"#include "ST7MC_hr.h"#include "it_ST7MC.h"#include "LinSCI.h"#include "MTC_Settings_Sensorless.h"#define Error_slip_MAX (s16)2048#define Error_slip_MIN (s16)-2048#define MTIM_MAX_FREQ MTC_CLOCK/8 // 16Mhz/8 -> 2Mhz//--------------------------------------// Variables//--------------------------------------static s32 VoltageIntegralTerm;static BOOL MaxPiOut,MinPiOut;volatile Step_s Step_Z[STEP_Z_BUFFER_SIZE]; // buffer filled with the last 12 Z step times /*-------------------Main program-------------------- *//*-----------------------------------------------------------------------------ROUTINE Name : Period_To_FrequencyDescription: Convert Step_Z buffer information (electrical period) intoelectrical frequency.Input/Output: none/u16 (electrical frequency, 0.1 Hz resolution)Comments: None-----------------------------------------------------------------------------*/u16 Period_To_Frequency(void){u32 result;u16 MZ_Temp;u8 Ratio_Min, i;/********************** Compute average Motor Z Step Period ************************ ********/// F = Fmtc/(MZREG.2^ratio) T = (MZREG.2^ratio)/FmtcRatio_Min = RATIO_MAX; // init Ratio_Min with max ratioMZ_Temp = 0;for (i=0;i<=STEP_Z_BUFFER_SIZE-1;i++) // check max ratio of buffer{if (Step_Z[i].Ratio < Ratio_Min) Ratio_Min = Step_Z[i].Ratio;}// Ratio_Min contains now the min ratio of stored values in Step_Z bufferfor (i=0;i<=STEP_Z_BUFFER_SIZE-1;i++) // Compute average period{if (Step_Z[i].Ratio == Ratio_Min) MZ_Temp += (u8)(Step_Z[i].StepTime);else MZ_Temp += ((Step_Z[i].StepTime)<<((u8)(Step_Z[i].Ratio-Ratio_Min)));}/***** Convert period to frequency *****/result = (10*MTIM_MAX_FREQ)/MZ_Temp;result >>= (u8)(Ratio_Min); //divide by 2^ratioreturn((u16)(result));}/*Initialisation of Integral term of PI*/void Init_PI(void){#if (DRIVING_MODE == VOLTAGE_MODE)V oltageIntegralTerm = (((ramp_MCPUH<<8) + ramp_MCPUL)>>3)*65536;V oltageIntegralTerm /= PWM_FREQUENCY;#elseV oltageIntegralTerm = (((ramp_MCPVH<<8) + ramp_MCPVL)>>3)*65536;V oltageIntegralTerm /= PWM_FREQUENCY;#endif}/*-----------------------------------------------------------------------------ROUTINE Name : regul_PIDescription: Compute PI output (0 (PI min) to 1023 (PI max)) according to Ki,Kp, sampling time, and target electrical frequency.Input/Output: u16/u16 (PI output (10 bits value)/target electrical frequency, 0.1 Hz resolution) Comments: None-----------------------------------------------------------------------------*/u16 regul_PI(u16 Target_Freq) // return 10 bits value{s32 V oltage_slip_s32,DeltaV oltage_slip_s32,Newpi_32;s16 NewPIoutput, Error_slip,Error;u16 output;/********************** Compute PI output ***************************************/Freq_Motor = (u16)Period_To_Frequency();Error = (s16)(Target_Freq - Freq_Motor); // Freq_Motor is actually the step time between 6 Z eve ntsif (Error > (s16)(Error_slip_MAX)){Error_slip = Error_slip_MAX;}else if (Error < (s16)(Error_slip_MIN)){Error_slip = Error_slip_MIN;}else Error_slip = (s16)Error;/********************** Compute Proportional term ********************************/V oltage_slip_s32 = Kp * (s32)Error_slip;/********************** Compute Integral term ************************************/ // If modulation is maximum, integral term must be "frozen"DeltaV oltage_slip_s32 = ( Ki * SAMPLING_TIME * (s32)Error_slip)/256;if( ((Error_slip>0) && !MaxPiOut) || ((Error_slip<0) && !MinPiOut) ){if ((V oltageIntegralTerm >= 0) && (DeltaV oltage_slip_s32 >= 0)){if (( (u32)V oltageIntegralTerm + (u32)DeltaV oltage_slip_s32 ) > S32_MAX) VoltageIntegralTerm = S32_MAX; // Avoid IntTerm Overflowelse VoltageIntegralTerm += DeltaV oltage_slip_s32; // "integral" output}else if ((VoltageIntegralTerm < 0) && (DeltaV oltage_slip_s32 < 0)){if (( (u32)V oltageIntegralTerm + (u32)DeltaV oltage_slip_s32 ) <= S32_MAX) VoltageIntegralTerm = S32_MIN; // Avoid IntTerm Overflowelse VoltageIntegralTerm += DeltaV oltage_slip_s32; // "integral" output}elseVoltageIntegralTerm += DeltaV oltage_slip_s32; // "integral" output}if ((V oltageIntegralTerm >= 0) && (V oltage_slip_s32 >= 0)){if (( (u32)V oltageIntegralTerm + (u32)V oltage_slip_s32 ) > S32_MAX)Newpi_32 = S32_MAX; // Avoid IntTerm Overflowelse Newpi_32 = (V oltageIntegralTerm + V oltage_slip_s32); // output}else if ((VoltageIntegralTerm < 0) && (V oltage_slip_s32 < 0)){if (( (u32)V oltageIntegralTerm + (u32)V oltage_slip_s32 ) <= S32_MAX)Newpi_32 = S32_MIN; // Avoid IntTerm Overflowelse Newpi_32 = (V oltageIntegralTerm + V oltage_slip_s32); // output}elseNewpi_32 = (V oltageIntegralTerm + Voltage_slip_s32); // output#if (DRIVING_MODE == VOLTAGE_MODE)NewPIoutput = (s16)( Newpi_32 /64);#elseNewPIoutput = (s16)( Newpi_32 /256);#endifif ( NewPIoutput < 0 ){output = 0;MinPiOut = TRUE;}else if ( NewPIoutput > 1024 ){output = 1024;MaxPiOut = TRUE; // Set ClampFlag if modulation reaches maximum value}else{output = NewPIoutput;MinPiOut = FALSE;MaxPiOut = FALSE;}return (output); // return PI output}Microchip的PI算法：你在Microchip网站上找Sensorless BLDC Motor Control Using dsPIC30F2010.zip应用笔记的源代码。

无位置传感器BLDCM的FOC控制系统设计与实现

2、电流法：通过检测流过电机的电流大小和方向，结合电机的磁场情况，来推断转子的位置。该方法在低速和静态情况下也能取得较好的效果，但需要对电流进行精确检测和控制算法的实现要求较高。
3、磁阻法：利用磁阻变化与电机转子位置的关系，通过检测磁阻变化来推断转子位置。该方法在低速和静态情况下具有较好的效果，但需要对磁阻进行精确检测和控制算法的实现要求较高。
无位置传感器无刷直流电机的应用前景
无位置传感器无刷直流电机在许多领域都具有广泛的应用前景。在工业领域，无刷直流电机可用于各种自动化生产线、机器人、泵和风机等；在纺织领域，无刷直流电机可用于织布机、抽纱机等；在交通领域，无刷直流电机可用于电动汽车、电动自行车等。随着技术的不断发展，无位置传感器无刷直流电机将在更多领域得到应用。
3、电路板的制作：根据控制策略，设计并制作相应的电路板。电路板应包括电源模块、信号调理模块、DSP（Digital Signal Processor）模块和驱动模块等。
4、人机交互设计：为了方便用户操作，还需设计相应的人机交互界面。界面应包括电机转速、电流、电压等参数的显示，以及相应的控制按钮和调节旋钮。
无位置传感器BLDCM的FOC控制系统设计与实现
01 引言
03 系统设计 05 参考内容
目录
02 研究现状 04 系统实现
引言
随着技术的不断发展，无位置传感器 BLDCM（Brushless Direct Current Motor）成为电机控制领域的研究热点。BLDCM是一种通过电子换向装置替代传统机械换向装置的直流电机，具有高效率、高响应速度和长寿命等优点。然而，由于缺乏机械位置传感器，如何准确控制 BLDCM的旋转位置成为一个技术难题。
3、磁阻法：利用磁阻变化与电机转子位置的关系，通过检测磁阻变化来推断转子位置。

无位置传感器的BLDC控制设计与调制优化

无位置传感器的BLDC控制设计与调制优化潘安乐;陈小平【摘要】基于无位置传感器控制设计了一种可应用于三相直流无刷电机的驱动控制器,采用反电动势法检测转子位置,梯形波驱动控制方式实现BLDC电机的启转、运行.介绍了BLDC运行原理及实现无位置传感控制方法,探讨了如何选择最佳调制方式及电机速度最快时的换相时机,并优化了调制方法.本文设计的控制器具有启转顺、加速快、防输出短路等特点,适用于多种高低速、高低电压BLDC.%In the paper ,a driving controller is designed based on the position sensorless control method ,which can be applied to three-phase brushless DC motor .The rotor position is detected by back EMF method ,and the trapezoidal wave drive control mode is used to a-chieve the normal rotation of the motor .The operation principle of BLDC and how to realize the sensorless position control of the control -ler are introduced .How to select the best modulation mode and the commutation time of the fastest speed of the motor are discussed , then optimizes the modulation method .The controller designed in this paper has the advantages of smooth start ,fast acceleration and out-put short-circuit prevention ,it can be applied to various BLDC motors .【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2017(017)012【总页数】5页(P20-23,27)【关键词】无位置传感器控制;BLDC;IGBT【作者】潘安乐;陈小平【作者单位】苏州大学电子信息学院,苏州 215006;苏州大学电子信息学院,苏州215006【正文语种】中文【中图分类】TP273.1直流无刷电机(BLDC)是近几年来小型电机行业发展最快的品种之一,由于其具有体积小、重量轻、效率高、调速性能好、转动惯量小、没有励磁损耗等问题,因此在多个领域具有广泛的应用[1]。

将无传感器BLDC电机控制引入低成本应用

图1 BLDC电机绕组和梯形波形必须按特定顺序导通和关断才能使转子旋转。

转子的位置决定了哪相需要导通或关断。

因此，了解转子位置对于电机的运行至关重要，为了使BLDC电机工作，控制器必须主动导通或关断这些相。

控制器必须将定子2012.947内的磁场保持在转子之前，以保持转子旋转。

获取转子位置的最简单方法是使用霍尔效应传感器，它们可生成脉冲将转子位置通知给控制器。

了解转子位置后，基本BLDC控制器只需查找三个相的哪种模式对应于转子位置，并将这些相切换到相应模式。

依靠传感器的运行实现起来非常容易，但除去传感器可降低系统成本并提高可靠性。

为了理解无传感器算法如何计算转子位置，我们进一步了解一下BLDC电机的三个相。

在梯形控制中在任何时切换相的模式。

此过程称为换向(见图2)为使转子保持向前转动，在发生过零和换向之间的时间内必须进行相移，电机控制器必须计算和补偿该相移。

一种实现过零的简单方法是，假设每当任一相的反电动势达到V BUS/2时就会发生过零事件。

利用几个配置为比较器的运放，可轻松实现该方法。

但是，该方法中存在几个问题。

首先，反电动势通常小于在V同复执行。

因此动势和检测过零感器，同时保持相同的性能水平在实际系统中方式还会遇到其他困难速运行时，反电动势非常小测到。

因此，快到产生足够大的反电动势以在无传感器模式下运行前转子位置。

可软件编程的控制器使系图2 反电动势过零图3 低成本无传感器BLDC开发工具包。