一种新型无刷直流电机转子位置检测方法

无刷直流电机无位置传感器转子位置辨识策略摘要：无刷直流电机（BLDCM）是一种用电子换相代替机械换相的新型电机，通常采用永磁体转子，因具有功率密度高、结构简单、调速性能好等优点而得到了广泛应用。

关键词：无刷直流电机；转子位置辨识策略无刷直流电动机具有结构本身相对简单、控制系统设计方便、运行稳定、维护成本低、功率密度高、调速性好等优点，已经在伺服控制、精密电子、办公自动化、医疗器械、家用电器、电动车辆、航天航空、工业工控等行业内得到了广泛的应用。

传统的无刷直流电动机需要安装位置传感器，从而得到转子位置信号对三相绕组进行换相控制。

然而位置传感器的安装不但增加了系统自身的尺寸，使内部结构变得复杂，同时增加了成本，特别在高温、高湿等恶劣的工作环境下，传感器信号线容易受外界信号干扰，系统可靠性降低。

一、慨况无刷直流电机因其高效率、长寿命、低噪声及其良好的机械特性等优点，在航空、军事、汽车和办公自动化等行业得到了广泛地应用。

传统无刷直流电机控制系统的正常运行，需要位置传感器来确定转子相对位置。

但位置传感器增大了电机的体积和成本，维修困难，且传感器的连线较多，容易受外界信号干扰。

因此，无刷直流电机无位置传感器控制成为当前研究热点之一。

由于无刷直流电机的反电动势一般难于直接检测，因此通常采用间接方法得到反电动势过零点。

使用端电压法得到反电动势过零点，这种方法虽然结构简单，但是需要重构电机中点，滤波电路的使用也会导致检测到的反电动势过零点信号产生相移，需要额外的硬件或者软件对其进行补偿。

采用三次谐波检测反电动势的过零点，通过虚构电阻网路中点，得到三次谐波过零点与相反电动势过零点的关系。

但实际上由于电阻网路的加入，三次谐波的波形失真。

同时，对于实际的无刷直流电机，由于电机设计，漏磁的存在，反电动势波形平顶宽度往往小于120°。

二、无刷直流电动机电路拓扑及数学模型三相全桥式无刷直流电动机主电路拓扑结构框。

其三相绕组为Y型接法，假设三相绕组的反电动势波形为梯形波，三相绕组的电流波形为方波。

基于脉冲注入法实现的无刷直流电机转子位置检测摘要：本文提出了一种采用脉冲注入来检测无刷直流电机在静止状态时转子位置的方法。

基于方法依次向定子绕组注入一系列的脉冲，通过脉冲电流的变化对转子位置进行估算。

实验结果表明：该方法不但具有较高的位置检测准确性，同时对电机的参数依赖性低，可以省去电机内部的检测元件，又可以应用到其它电机。

关键词：无刷直流电机转子位置脉冲注入识别AbstractThis paper presents a method to detect the rotor position of Permanent Magnet motors at standstill by using a suitable sequence of voltage pulses. Based on this method， a suitable sequence of voltage pulses is applied to the stator windings. We can estimate the magnets position by the current variation of the pulses. The obtained results show that this method is not only efficient but also need bit of motor parameters，it can omit motor internal examination parts and may be used on other type of motors.Key words: BLDCM Rotor position Pulses injection Recognition引言近年来，由于无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)具有调速特性好、无换向火花、无无线电干扰、效率高、寿命长、运行可靠、维护简便等优点，其应用越来越广泛。

一、介绍BLDC电机（Brushless DC Motor）是一种无刷直流电机，它采用永磁体和电子元件来实现换向。

为了准确控制电机的转速和位置，通常需要使用霍尔传感器来检测转子的位置。

在本文中，我们将讨论如何利用霍尔传感器来计算BLDC电机的位置，以便实现精准的控制。

二、BLDC电机的工作原理1. 基本结构BLDC电机由定子和转子组成，其中定子上安装有绕组，用来产生磁场。

而转子上则安装有永磁体或者电子式永磁体。

转子上的永磁体通过控制器产生的交变磁场来进行换向，从而驱动电机转动。

2. 霍尔传感器为了确定转子的位置，通常在电机的定子上安装三个霍尔传感器，它们均匀分布在电机的周围，并与转子上的永磁体对准。

当转子旋转时，霍尔传感器可以检测永磁体的位置，并将此信息反馈给控制器。

三、霍尔传感器位置计算的原理1. 传统方法传统的霍尔传感器位置计算方法是通过检测霍尔信号的变化来确定转子的位置。

通过对霍尔信号进行脉冲计数，可以确定转子的位置，但是这种方法存在精度不高，响应速度慢的缺点。

2. 电子换向方法电子换向方法是一种新的转子位置计算方法，它通过对霍尔信号进行处理，可以准确快速地确定转子的位置。

通过采集霍尔信号的变化，结合预先存储的转子位置信息，控制器可以实时计算出转子的位置，并相应地进行换向控制。

四、实际应用随着电机控制技术的不断发展，电子换向方法已经被广泛应用于BLDC 电机控制系统中。

通过使用电子换向方法，可以大大提高电机的控制精度和响应速度。

电子换向方法还可以减少霍尔传感器的数量，降低系统成本。

五、总结BLDC电机的位置控制对于实现精密控制和高效运行至关重要，而霍尔传感器位置计算方法则是实现精准控制的关键。

通过使用电子换向方法，可以提高转子位置计算的精度和响应速度，从而实现更加精准和高效的电机控制。

随着技术的不断进步，相信电子换向方法将会在BLDC电机控制领域发挥越来越重要的作用。

六、电子换向方法的优势1. 精度高相比传统的脉冲计数方法，电子换向方法能够更精确地确定转子的位置。

无位置传感器无刷直流电机转子位置检测传统的获取无刷直流电机转子位置信息的方法是采用电子式、机电式、光电式等位置传感器直接测量，如霍尔效应器件(HED)，光学编码器，旋转变压器等位置传感器。

然而，这些位置传感器有的分辨率低或运行特性不好，有的对环境条件敏感，如震动、潮湿和温度变化等都会使性能下降，使得整个传动系统的可靠性难以得到保证。

传感器还大大增加了电气连接线数目，给抗干扰设计带来一定困难。

略去无刷电动机的位置传感器而用其他方法检测转子的位置，是一项具有实际意义的工作，能进一步扩大无刷直流电动机的应用领域和生产规模。

无位置传感器无刷直流电机，顾名思义，就是省去了无刷直流电机中的转子位置传感器。

虽然，无位置传感器无刷直流电机不需要直接安装转子位置传感器，但在电机运转过程中，控制电机换相的转子位置信号还是需要的，因此，无位置传感器无刷直流电机控制技术的关键是架构一转子位置信号检测电路，通过软硬件间接获得可靠的转子位置信号。

就无刷直流电动机而言，目前国内外对无位置传感器无刷直流电动机做了不少的研究，提出了不少转子位置检测方法，按其原理分为以下几种：（1）利用反电势检测转子位置；（2）利用绕组电感检测转子位置；（3）利用瞬时电压的方程检测转子位置；（4）利用绕组端电压检测转子位置；（5）利用相电流检测转子位置；下面对几种典型无位置检测的方法进行比较1.1利用电机反电势信号控制电机的换向有三种检测电机反电势的方法：零交叉法、锁相环法和反电势积分法：a)零交叉法：当检测到未导通项绕组的反电势过零时，触发定时器，在定时时间结束时，逆变器实现下一个相序的换向。

该方法简单，价格便宜。

缺点是静止或低速时反电势信号为零或很小，难以准确检测绕组的反电势，因而无法得到有效的转子位置信号，系统低速性能比较差；另外，为消除干扰信号，需要对反电势信号进行深度滤波，这样造成与电机转速有关的信号相移，为了保证正确的换相需要对此相移进行补偿。

一种新颖的无刷直流电机位置检测方法王大方;祝雅琦;金毅;刘智祺【摘要】为了实现无刷直流电机无位置传感器控制,提出了一种新颖的基于假中性点基波电压的检测方法.该方法比较电机断开相绕组端电压和假中性点电压的关系,通过得到两者交点直接获得转子位置信息.在H_PWM_L_ON和L_PWM_H_ON两种半桥调制方式下,无论电机处于PWM_ON还是PWM_ OFF的时刻,该方法无需改变比较对象,具有普遍适用性.理论推导证明了该方法的正确性,实验给出了该方法在不同占空比下的控制结果,验证了这种方法的有效性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2013(028)002【总页数】6页(P139-144)【关键词】无刷直流电机;无传感器控制;基波;PWM【作者】王大方;祝雅琦;金毅;刘智祺【作者单位】哈尔滨工业大学汽车工程学院威海 264209;哈尔滨工业大学汽车工程学院威海 264209;装甲兵工程学院北京 10000;哈尔滨工业大学汽车工程学院威海 264209【正文语种】中文【中图分类】TM3011 引言无位置传感器无刷直流电机的控制，因为节省了安装传感器的空间并且减少了信号线的条数，相对于有位置传感器控制方法有结构紧凑和可靠性高等优势，因此近年来无刷直流电机的无位置传感器控制已成为研究的热点，并且多种位置检测方法被提出[1-4]。

反电动势法是目前应用最广泛的无位置传感器无刷直流电机的控制方法[5-7]。

对于最常见的两相导通星形三相六状态工作方式，除换相瞬间，在任意时刻电机总有一相绕组处于断电状态。

根据断电相绕组的反电动势过零点，即可判断出电机运行状态。

通过对电角度的延时处理，即可确定换相时刻。

文献[6]中总结了各种PWM调制状态下的反电动势过零检测比较电压，并且得出了在任何调制状态下，都可以在PWM开通期间采样断开相端电压与VDC/2相比较得到反电动势过零点的结论。

但是，这种方法不适合 PWM占空比较小的情况，调速范围受到限制。

无刷直流电机转子位置的检测方法
无刷直流电机转子位置的检测方法主要有以下几种：
1. 通过传感器检测：这是最常规的方法，可以直接观察到转子的当前位置。

通常使用的是霍尔元件传感器，这是一个非常小巧的元件，对磁场的变化非常敏感，当转子旋转的时候，磁场会发生变化，霍尔元件也就能即时输出信号。

2. 通过反电势法检测：无刷电机的转子在运转的时候，不光会把电能转化成为动能，而且也同时会输出反向的电动势，通过观测转子输出的反向电动势，同样可以估算出转子的位置。

这是一种间接的手法，但目前也同样可以达到比较高的精度。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅无刷直流电机相关书籍或咨询专业人士。

一种转子位置传感器无刷直流电机速度检测方法
张益
【期刊名称】《电子器件》
【年(卷),期】2015(038)005
【摘要】提出了一种利用转子位置传感器发出的信号测量无刷直流电机(BLDC)转速的方法,并设计了相应的转动方向测定电路和数字PI速度控制器模块.通过利用比例积分控制器计算半个转动周期内的两次连续测量值,结合提出的转动方向测定电路和数字PI速度控制器,可以得出具有双倍测量频率的转子转动周期的准确值.最后将提出的方法在FPGA平台进行了实现,并与真实数据的对比表明,该算法在无换向器直流电机上可以获得具有高精度及高速度频次的测速度.
【总页数】6页(P1149-1154)
【作者】张益
【作者单位】天津轻工职业技术学院电子信息与自动化学院,天津300350
【正文语种】中文
【中图分类】TM33
【相关文献】
1.无位置传感器无刷直流电机的新型转子位置检测方法 [J], 林东轩;王剑;田联房
2.一种电动自行车用无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法 [J], 杨旭;瞿文龙
3.无位置传感器无刷直流电机无硬件滤波转子位置检测方法 [J], 王大方;于知杉;金毅;朱洪彪;王明玉
4.一种新型的无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法 [J], 邹继斌;江善林;张洪亮
5.无刷直流电机无位置传感器的转子位置检测方法综述 [J], 曹少泳;程小华
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bldc反电动势过零检测方法
无刷直流电机（BLDC）的反电动势过零检测是一种用于确定电机转子位置的方法。

通过检测电机的反电动势过零点，可以确定电机转子的角度，从而实现正确的电机控制。

以下是一种常用的BLDC反电动势过零检测方法：
1. 传统反电动势过零检测方法：
- 基本原理：BLDC电机中的每个相位线圈在转子旋转时会产生反电动势。

当转子通过磁场为零的位置时，反电动势将过零。

该方法通过检测反电动势过零点来确定转子位置。

- 检测方法：使用三个霍尔传感器或者光电传感器，安装在电机的定子上，与转子上的磁极位置相对应。

传感器可以检测到磁极的通过，当检测到反电动势过零点时，可以确定转子的位置。

2. 高级反电动势过零检测方法：
- 基本原理：高级反电动势过零检测方法利用了电机的电流波形和反电动势波形之间的关系。

当电机的电流和反电动势波形交叉时，可以确定反电动势的过零点，从而确定转子位置。

- 检测方法：通过检测电机的相电流和反电动
势的波形，使用相位锁定环（PLL）或其他信号处理算法来计算反电动势的过零点。

这种方法可以提高反电动势过零检测的精度和稳定性。

无论是传统的反电动势过零检测方法还是高级的方法，都需要在电机控制器中进行相应的硬件和软件配置。

这些方法在BLDC电机控制系统中起着关键的作用，确保电机能够准确地进行控制和运行。