BLDCM無E+E位置傳感器起動控制方法研究
隨著時代的變化,交流電機逐漸取代了直流電機,主要原因在于直流電機的電刷與換向器限制了它的發展,交流電機可分為異步電機和同步電機兩大類,根據感應電動勢的不同,同步電機又可分為直流無刷電機(Brushless DC Motor,以下可簡稱BLDCM)和永磁同步電機,前者的感應電動勢波形為梯形波,后者的感應電動勢波形為正弦波。由于BLDCM不僅具有結構簡單、重量輕的特點,還有運行可靠、效率高等優點,在一些重要領域得到了廣泛的發展,如航空航天、醫療設備、家用電器、電動車和機器人等。

BLDCM無E+E位置傳感器起動控制方法研究
因此完善無刷直流電機各方面性能以及優化控制方法是現在國內外學者所研究的重點。在有E+E位置傳感器控制系統中,通過霍爾傳感器的三個輸出信號指導電機換相,但由于其應用條件受到限制,無E+E位置傳感器控制方法應用越來越廣泛。無E+E位置傳感器控制系統中,檢測準確的轉子位置信號是實現電機正確換相和正常運行的關鍵,可通過反電勢過零點的方法來檢測轉子的位置,本文采用檢測各相端電壓的方法來獲得反電勢,當反電勢過零點時再延遲30°電角度就可得到電機換相點。目前基于反電勢的無E+E位置傳感器控制方法在不斷的完善,盡管如此,電機的起動問題一直是BLDCM領域的研究熱點與難點。本文采用在三段式起動方法的基礎上構建一個外同步開環起動裝置,主要是由120°的觸發器模塊、時鐘計時器和切換裝置組成,通過仿真實驗表明該起動方法能夠很好的實現電機起動。本課題主要工作內容如下：首先,分析BLDCM的本體結構及其工作原理,同時也分析有位置和無E+E位置傳感器的控制方法及其優缺點,給出了BLDCM兩兩導通和三三導通模式下的工作過程,同時在分析BLDCM數學模型的基礎上給出了轉子位置檢測的算法,并且將相關的數學模型轉換成狀態方程的形式,便于對BLDCM無E+E位置傳感器起動控制系統進行建模與仿真。然后,分析了基于反電勢法的無E+E位置傳感器控制的起動方法,介紹了幾種常見的起動方法并分析了它們各自具有的優缺點,重點分析了三段式起動方法的三個階段,根據理論推導在傳統的三段式起動法上進行了一定的改進,加速階段通過不斷地縮短換相時間來實現,若檢測到位置信號,則進行多次重復檢測,當檢測到足夠穩定的反電勢過零點信號時,切換過程通過切換模塊設定的閾值來實現,如果與設定值保持*,就可從開環控制切換到閉環控制。zui后再根據BLDCM相關的數學模型和狀態方程在MATLAB/SIMULINK仿真環境下對無E+E位置傳感器起動控制系統進行建模與仿真,仿真結果表明電機各參數的波形符合理論分析,基于反電勢的起動控制方法具有一定可行性和有效性,并且能夠實現BLDCM的可靠起動。

BLDCM無E+E位置傳感器起動控制方法研究
zui后,通過DSP TMS320F28335的硬件實驗平臺對無E+E位置傳感器控制系統進行硬件電路設計,同時在CCS3.3軟件開發環境下對其進行程序設計,通過硬件電路與軟件程序設計相結合對整個控制系統進行參數計算與硬件仿真,zui后通過示波器來顯示參數的實時變化,對各參數波形進行動態分析,驗證了基于反電勢的起動方法在DSP實驗平臺上實現了電機的可靠起動。