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无刷直流电机三段式自起动关键技术研究

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维普资讯
第４ ２卷 第 ５期
电 力 电子 技 术
Ｐｏ ｒＥｌｃｒ ｉｓ ｗｅ ｅ ｔｏｎｃ Ｍａ ２ ｙ， ００８
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
（ 南 大 学 ，湖 南 长 沙 湖
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频 升 压 方式 ： 态 切 换 采 用 一 种 预 测 一 验 的 新 方 法 。 状 校 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 ， 给 出 试 验 波 形 。试 验 结 果 表 明 ， 用 该方 法 可 显 著 提 高 电机 起 动 的 平 稳性 ， 快 起 并 采 加
动速度 ， 起动时间最长不超过 １ ， ．Ｓ进一步提高 了设备运行 的可靠性 。 ５ 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 ：Ｍ３ ； Ｐ １ Ｔ ３ Ｔ ２２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １０ ２ｏ ）５ ０ ６ 一 ２ １０ — ０ Ｘ（０ ８ ０ － ０ ｌ ０
摘 要 ： 对 目前无 位 置 传 感 器 无 刷 直 流 电机 （ ｒｓｌｓ Ｄ ｔ ， 称 Ｂ Ｄ Ｍ） 针 Ｂ ｕｈ ｓ Ｃ Ｍｏ ｒ简 ｅ ｏ Ｌ Ｃ 自起 动 时 间 长 ， 易 失 步 和 带 负 载 能 容
力弱的问题 在三段式起动法的基础上 ， 出一种 改进 的起动方法 。 提 预定位采 用三 相绕 组通 电定位 ； 强推加速采用升
ｓａｔｎ ｔｐ ｅ ｅ ｔ ａ ｍｐ ｖ ｄ ｔｒ ｇ ａ ｒ ｓ ｎ ， ｎ ｉ ｒ ｅ ｍｏ ｈ ｄ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｔ ｒｅ ｓｅ ｔｒｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅＳ ｈ ｒ — ｏ ｉ ｏ ｉ ｇ ｉ ｏ ｔ ｏ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｈ ｅ —ｔｐ ｓａ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ． ｏ ｔｅ ｐ ｅ ｐ ｓｔ ｎｎ ｔ ｉ ｍａ ｅ ｈ ｅ ｈ ｓ — ｎ ｉｇ ｃ ｎ ｕ ｔ ｇ ｆｒ ｉ ｇ ａ ｄ ｃ ｅ ｅ ａｉ ｇ ｓ ｅ ｌ ｅ ｙ ｍｅ ｎ ｏ ｔｐ ｕ ￣ ｐ ｅ ｃ ｓ ｐ ｕ ｋ ｓ ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅｗｉ ｄ ｎ ｓ ｏ ｄ ｃｉ ，ｏ ｃ ｎ ｎ ａ ｃ ｌｒ ｔ ｉ ｎ ｎ ｒ ａｉ ｄ ｂ ａ ｓ ｆ ｓｅ － ｐ ｅ ｕ ｎ ｙ ｔ — ｐ ｚ ｅ ｖ ｌ ｇ ａ ｄ ｓ ｔ —ｗｉ ｈ ｎ ｄ ｐ ｓ ａ ｎ ｖ ｌｆｒ ｃ ｓ— ｈ ｃ ｔ ｏ ． ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｅ ｚ ｒ — ｒｓ ｉ ｇ ｄ ｔ ｃｉｎ ｏ ｃ — ｏｔ ｅ， ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｏ ｔ ｏ ｅ ｏ ｅ ａ ｔ ｅ ｋ ｍｅ ｈ ｄ Ｐ ｉ ｉ ｌ ｆｔ ｅｏ ｃ ｏ ｓｎ ｅ ｅ ｔ ｆＢａ ｋ ＥＭＦ ｉ ａ ａ ｃ ｃ ｎ ｈ ｏ ｓ

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无刷直流电机无位置传感器的启动研究

无刷直流电机无位置传感器的启动研究

反 电 势启 动 方 法 主 要 有 ：三段 式 启 动 、预 定位 起 动
通顺 序确定一个相应通 电状态 ，从而使转子转动到
一
法、 升频升压 同步起动法 、 短时检测脉 冲转子定位起 个 预 知 的位 置 。由于在 启动 过 程 中 ， 反 电势 法 的三 动 法 等等 ｆ １ １ 。文献 ［ ３～８ ］ 应 用 了 三段 式 启 动 方 法并 对 路转子位置信号无法有效检测 ，可 以通过信号发生 此 方 法 做 了深 入 的分 析 与研 究 ，本 文 针 对 无位 置传 器产生一系列与三路转子位置信号相对应的同步信 感器无刷直 流电机 三段式启动方 法存在 的问题 ， 采 号 ， 这三路 同步信号存在有六种组合状态。因此采用 用改进的三段式启动方法 ，以此实现对无位置传感 给 电机预先设定好的某一组合状态通 电一段 时间使 器无刷直流电机平滑、 可靠 的启动 。
一
２ ． ２ 强 推 加速
强推加速属于外 同步运行 ，其通过 电机外部施 加的同步信号进行换相的运行状态。信号发生器按 预先设 定好的顺 序改变三路 同步信号 的组合 状态 ，
般 是 三 相 六 状 态 星 型连 接 方 式 ，并 采 用 两 两 相 通 各相绕组 的导通 时间逐渐缩短 ，与此同时通过提高 的工作状态 ， 其 电枢绕组采用三相形式 ， 经由逆变器 电机外施电压改变 Ｐ ＷＭ 占空比， 从而确保在 电机不
息， 以触发导通相应的功率开关器件 ， 从而驱动 电机 ２ 三段 式启动方 法 正 常 运转 。 对 无 位 置 传 感 器无 刷 直 流 电机 的研 究 主 要 有 反 基 于反 电势 检测 法 的三段 式 起 动 方 法包 括 转 子 电动 势 过 零 点 检测 法 、 反 电 动 势 三次 谐 波 检 测 法 、 电 预定 位 、 加 速和 运行 状 态切 换三 个 阶段 。先 以它控式 感法 、 续流二极管法 、 人 工智 能法 等方 法 【 卜２ Ｊ ， 目前 应 外 同 步 的方 法从 静 止 开 始 加 速 ，直 到无 刷 直 流 电 机
高速无刷直流电机控制器开发及关键技术研究

高速无刷直流电机控制器开发及关键技术研究


3、医疗设备
3、医疗设备
在医疗设备领域，高速无刷直流电机控制器可用于实现医疗设备的精密运动， 如电动轮椅、助力装置等，提高设备的稳定性和安全性。
五、未来展望
五、未来展望
随着技术的不断进步和市场需求的变化，高速无刷直流电机控制器未来将面 临更多的挑战和机遇。一方面，控制器将向更高效、更可靠、更智能的方向发展； 另一方面，新的应用场景和关键技术将不断涌现。例如，随着新能源汽车的普及， 高速无刷直流电机控制器将在汽车动力系统中发挥重要作用；随着工业4.0的发 展，
根据具体应用场景和需求，设计电机的功率、电流、电压、转速等参数，并 选择合适的驱动和控制方案。
2、电路实现
2、电路实现
基于原理设计，完成电源电路、驱动电路、保护电路、通信电路等硬件设计， 并考虑EMC/EMI、热设计等因素。
3、软件编写
3、软件编写
根据控制需求，编写适用于不同控制算法的软件程序，实现电机的速度、位 置或扭矩控制，并完善故障诊断和保护功能。
一、高速无刷直流电机控制器概 述
一、高速无刷直流电机控制器概述
高速无刷直流电机（BLDC）是一种采用电子换向装置代替传统机械换向装置 的直流电机。相比传统直流电机，高速无刷直流电机具有更高的转速、更长的寿 命、更低的噪音、更高的效率和更好的可维护性等优点。高速无刷直流电机控制 器作为实现电机控制的关键部件，通过对电机的速度、位置或扭矩进行精确控制， 广泛应用于工业机器人、智能家居、医疗设备等领域。
三、高速永磁无刷直流电机控制 系统的设计
1、控制系统硬件设计
1、控制系统硬件设计
高速永磁无刷直流电机的控制系统主要包括电源模块、控制器、驱动器、位 置传感器和电机等部分。其中，控制器是整个控制系统的核心，它负责接收位置 传感器的信号，根据控制算法计算出相应的控制信号，然后通过驱动器控制电机 的运行。在硬件设计中，需要考虑到电源模块的稳定性、控制器的高速性和可靠 性等因素。
无位置传感器直流无刷电机控制关键技术研究

无位置传感器直流无刷电机控制关键技术研究

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。

无传感器无刷直流电机三段式起动技术的深入分析_沈建新

无传感器无刷直流电机三段式起动技术的深入分析_沈建新

本文1998年2月25日收到 设计分析 无传感器无刷直流电机三段式起动技术的深入分析沈建新吕晓春　杜军红　陈永校(南洋理工大学　新加坡)(浙江大学　杭州310027)Detail Analyses of 3-step Start for SLBLDC Motor Shen J ianxinLu ··X iaoc hun Du Junhong Chen Yongx iao(Nanyang Technological Univ ersity ,Singa po re)(Zhejiang Univ ersity,H a ng zho u 310027) 【摘　要】　反电势法无位置传感器无刷直流电机常常采用三段式起动技术。

本文分析其加速和切换过程中确保电机不失步的各自条件,并用仿真与实验手段加以验证。

【关键词】　无刷直流电机　反电势　起动【Abstract 】　A 3-step sta rt technique is usually ap-plied to a po sition -senso rless br ushless D C (SLBL DC)mo tor w ith back EM F me tho d.T his paper analy zes the conditio ns to prev ent the mo to r fr om lo sing -step during the accele rating step a nd th e sta te-changing step.Simula-tio n and ex perimenta l r esults a re also presented to v erify the analyses.【Keywords 】　br ushless D C mo to r back EM F sta rt 1引　言传统永磁无刷直流电机的位置传感器带来诸多不利影响[1～3],因此,长期以来国内外研究开发了无刷直流电机的多种无传感器控制技术,其中最简单而实用的方法是基于反电势检测。