第４２卷第５期 电力电子技术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｍａｙ，２００８
无刷直流电机三段式自起动关键技术研究
廖承喜’，朱志杰 ，翁微
（湖南大学，湖南长沙４１００８２）
摘要：针对目前无位置传感器无刷直流电机（Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ Ｍｏｔｏｒ，简称ＢＬＤＣＭ）自起动时间长，容易失步和带负载能 力弱的问题 在三段式起动法的基础上，提出一种改进的起动方法。预定位采用三相绕组通电定位；强推加速采用升 频升压方式：状态切换采用一种预测一校验的新方法。阐述了反电动势过零检测的原理，设计了反电动势检测电路；重
点论述了三段式自起动的过程，并给出试验波形。试验结果表明，采用该方法可显著提高电机起动的平稳性，加快起
动速度，起动时间最长不超过１．５ Ｓ，进一步提高了设备运行的可靠性。
关键词：电机；起动；检测／无刷直流电机；反电动势；三段式起动 中图分类号：ＴＭ３３；ＴＰ２１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—１００Ｘ（２０ｏ８）０５－００６ｌ一０２
Ｓｔｕｄｙ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ－ｓｔｅｐ Ｓｅｌｆ－ｓｔａｒｔ ｏｎ Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ Ｍｏｔｏｒ
ＵＡ０ Ｃｈｅｎｇ．ｘｉ’．ＺＨＵ Ｚｈｉ－ｊｉｅ’．ＷＥＮＧ Ｗｅｉ
（Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｔ：Ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｓｕｃｈ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｓ ａ ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ．ｏｕｔ—ｏｆ－ｓｔｅｐ ａｎｄ ｗｅａｋ ｌｏａｄ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ（ＢＬＤＣＭ）ｓｅｌｆ－
ｓｔａｒｔｉｎｇ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｏｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ—ｓｔｅｐ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｓｏ ｔｈｅ ｐｒｅ—ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｍａｋｅｓ ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ—ｗｉｎｄｉｎｇｓ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ，ｆｏｒｃｉｎｇ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｔｅｐ－ｕｐ￣ｅｐｕｅｎｃｙ ｓｔｅｐ—ｕｐ
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无刷直流电机驱动控制器的SOPC技术研究
作者：綦 慧,雷杨杰
来源：《现代电子技术》2010年第11期
摘 要:采用纯硬件方式设计了无刷直流电机驱动控制器,详细介绍控制器各模块的设计,包括速度PI和电流PI调节器、电流检测模块、位置与速度检测模块、PWM发生器和换相控制模块,使系统控制电路都集成在一片FPGA上,提高了系统的集成度、稳定性和可靠性,也使得系统容易修改升级。软件仿真和实验结果均表明,该控制器的设计合理,运行稳定。
关键词:现场可编程门阵列(FPGA); 无刷直流电机; PI; PWM; Verilog HDL
中图分类号:TP23 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)11-0117-04
SOPC Technology of Brushless DC Motor Drive Controller
QI Hui, LEI Yang-jie
(Beijing University of Technology, Beijing 100124,China)
Abstract: A brushless DC motor drive controller was designed by pure hardware approach.The
design of each module of the controller is introduced,including the speed PI and current PI
regulator,current detection module,position and speed detection module,PWM generator and
commutation control module.The system control circuit is integrated on only one FPGA,the
数控技术
无位置传感器直流无刷电机控制关键技术研究
李娜１，２苏永新 （１．上海交通大学电子信息与电气＿ｖ－５学院上海２００２４０；２．上海卫星工程研究所上海２００２４０） 摘要：本文结合实际工程项目需求介绍了无位置传感器无刷直流电机控制方法。首先介绍了无刷直流电机的组成及工作原理，其次介绍了转子 位置检测及换相方法，最后介绍了电机启动控制的实现。实践证明该控制系统具有启动速度快、运行稳定、调速范围广、位置检测精确性高等优 点，起到了很好的控制效果，具有广泛的应用价值。 关键词：无位置传感器无刷直流电机反电动势过零比较三段式启动 中图分类号：ＴＭ３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—９４１６（２０１３）０６—００１７—０３
传统直流电机具有控制简单、调速范围广及运行效率高等优 点，但是由于机械电刷及换向器的存在带来了火花、噪声、电磁干扰 等弱点导致直流有刷电机运行可靠性差、维护麻烦从而限制了其应 用范围。直流无刷电机（ＢＬＤｃＭ）是在有刷直流电机基础上发展起 来的，取消了传统有刷电机利用电刷和机械换向器，利用电子开关 逆变线路通过检测转子位置进行换向，具有结构简单、价格低廉、控 制方便等优点得到了广泛的应用。 １直流无刷电机的组成 直流无刷电机控制系统主要由电动机本体、电子开关逆变器、 转子位置检测电路、ＰＷＭ控制输出控制电路几部分组成，如图１所 示。处理器根据位置检测电路检测电机转子位置，根据转子位置控 制开关电路导通和关断，将直流电源转换为交流电源，按照三相六 拍依次对电机三相绕组加电，从而控制电机转动，由于电子开关线 路导通顺序与转子位置同步，因而起到了机械换向的作用。处理器 通过输出不同占空比的ＰＷＭ波控制加在电机绕组上的平均电压， 厂—］．
．． 图１直流无刷电机系统组成框图
驱动芯片 从而控制转速。同时为了保护电机，设计了电流检测电路，防止电机 堵转过流烧毁电机绕组。 ２直流无刷电机的工作原理 无刷直流电机与有刷直流电机工作原理基本相同，为使转子旋 转必须在电机气隙按一定顺序产生交变旋转的磁场，对于三相六状 态方式工作的无刷电机工作原理如图２所示。 在图２中采用三相全桥调制方式对无刷直流电机进行驱动，其 中驱动芯片采用ＩＲ专用电荷泵芯片【Ｉ】，将处理器输出的ＬＶＴＴＬ电平 ＰＷＭ信号升压为大电压信号用于驱动Ｋ】～Ｋ６六个ＭＯＳ管导通与 关断。六个功率器件起开关作用，组成了电机驱动桥电路。为使电机 两相绕组加电，在任一时刻６个ＭＯＳ管仅有两个导通，并且同一桥 臂上下两个ＭＯＳ管不能同时导通。各功率管按照Ｋ１ Ｋ４一Ｋ１ Ｋ６ 一Ｋ３ Ｋ６一Ｋ３ Ｋ２一Ｋ５ Ｋ２一Ｋ５ Ｋ４－－，Ｋ１ Ｋ４顺序导通，其中每 个功率管导通电角度为１２０。，每隔６０。电角度换相一个功率管。相应 表１电机三相绕组六通电状态与开关管对应关系 状态 ＡＢ ＡＣ ＢＣ ＢＡ ＣＡ ＣＢ Ｋｌ １ １ ０ ０ Ｏ ０ Ｋ２ ０ ０ Ｏ １ １ ０ Ｋ３ ０ ０ １ １ ０ ０ Ｋ４ ｌ ０ Ｏ ０ ０ １ Ｋ５ ０ Ｏ ０ Ｏ ｌ １ Ｋ６ ０ １ １ ０ ０ ０ 供电电压
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无位置传感器直流无刷电机控制关键技术研究
作者：李娜 苏永新
来源：《数字技术与应用》2013年第06期
摘要：本文结合实际工程项目需求介绍了无位置传感器无刷直流电机控制方法。首先介绍了无刷直流电机的组成及工作原理，其次介绍了转子位置检测及换相方法，最后介绍了电机启动控制的实现。实践证明该控制系统具有启动速度快、运行稳定、调速范围广、位置检测精确性高等优点，起到了很好的控制效果，具有广泛的应用价值。
关键词：无位置传感器 无刷直流电机 反电动势 过零比较 三段式启动
中图分类号：TM33 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0017-03
传统直流电机具有控制简单、调速范围广及运行效率高等优点，但是由于机械电刷及换向器的存在带来了火花、噪声、电磁干扰等弱点导致直流有刷电机运行可靠性差、维护麻烦从而限制了其应用范围。直流无刷电机（BLDCM）是在有刷直流电机基础上发展起来的，取消了传统有刷电机利用电刷和机械换向器，利用电子开关逆变线路通过检测转子位置进行换向，具有结构简单、价格低廉、控制方便等优点得到了广泛的应用。
1 直流无刷电机的组成
2 直流无刷电机的工作原理
3 转子位置检测
4 电机的启动控制
无位置传感器无刷直流电机的启动是电机控制的难点，在电机空间气隙磁场确定的情况下，无刷直流电机在运行过程中产生的感应反电动式幅值与转子转速成正比。由于电机在静止及转速较低情况下产生的感应电动势幅值为零或幅值较低，不足以被位置检测电路捕获到反电动式过零点，无法进行自动换向操作。为了保证无刷直流电机的正常启动需要在启动过程中采取相应措施，目前无刷直流电机最常用的启动方法为“三段式”启动，如图8所示。
由于电机转子位置预定位后转子相对定子绕组仍处于静止状态，在电机绕组中感应电动势为零。为了使电机转子旋转，需要按一定顺序给各相绕组施加一个切换频率由低到高、绕组内流通电流强度不断增强的他控同步加速信号。在机壳内部气隙间产生交变的旋转磁场，在该磁场牵引下带动转子跟随旋转。随着电机转速不断升高在绕组中感应出的反电动势不断增大，直龙源期刊网
