第12卷第6期2008年11月电机与控制学报ELECTRICMACHINESANDCONTROLVol12No6Nov.2008无传感器无刷直流电机变频调速系统设计与实现刘长征1,叶瑰昀2,陈德运1,孙尧3(1.哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院,黑龙江哈尔滨150080;2.黑龙江科技学院电信学院,黑龙江哈尔滨150027;3.哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001摘要:为了获取无传感器无刷直流电动机转子准确位置信号,采用反电势法来估算电机转子位置。针对电机起动时反电势比较小,难以通过反电势法来检测转子位置的情况,提出预定位法和变频升压相结合的电机软起动方法,设计了一套完善的速度、电流的双闭环控制无传感器无刷直流电动机调速系统。详细讨论了在去掉位置传感器的情况下无刷直流电机如何换相以及速度的提取问题,并且进行了相应的系统硬件、软件设计。实验结果验证了所设计系统的调速性能及位置检测信号的准确性。关键词:无刷直流电动机;反电动势过零检测;软起动;双闭环控制:TM301.2文献标识码:A:1007-449X(200806-0729-05DesignandrealizationofvariablefrequencytuningvelocitysystemofsensorlessBLDCMLIUChang-zheng1,YEGu-iyun2,CHENDe-yun1,SUNYao3(1.CollegeofComputerScienceandTechnology,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China;2.CollegeofElectricalandInformationEngineering,HeilongjiangInstituteofScienceandTechnology,Harbin150027,China;3.CollegeofAutomation,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,ChinaAbstract:Toacquiretheaccurateposition-signaloftherotoroftheSensorlessBrushlessDCMotor,firs,ttheBack-EMFisadopted.Second,consideringthattheBEMFisvery1ittleintheprocessofmotorstar-ting,theBack-EMFmethodisexpired,combinedwiththerotorpre-settingmethodandthevariable-fre-quencyincrease-voltagemethod.Thesof-tstartmethodofmotorisproposedinthepaper.Las,ttheper-fectdoubleclosedloopscontrolsystem,withvelocityandcurrentisdesigned.Thecurrentcommutationandmotorspeedwithdrawproblemwithoutthepositionsensorisdiscussedindetai,landdesignsthecor-respondinghardwareandsoftwarecircuitisdesigned.Theexperimentalresultsshowthevalidityofthetimingsystemandtheveracityofthedetectiveposition-signa.lKeywords:brushlessDCmotors;back-EMFzero-crossingdetection;softstar;tdoubleclosedloopscontrol收稿日期:2008-05-22基金项目:国家自然科学基金(60672035;教育部博士点基金(20050217021;黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11531326作者简介:刘长征(1969-,男,博士,教授,主要研究方向为控制理论与控制工程;叶瑰昀(1966-,女,硕士,副教授,主要研究方向为电力电子与传动技术;陈德运(1962-,男,博士,教授,主要研究方向为嵌入式控制技术;孙尧(1963-,男,博士,教授,主要研究方向为控制理论与控制工程。1引言无刷直流电动机(BLDCM以其优质的性能,被广泛应用于各个领域。但传统的无刷直流电机都以霍尔元件或其它位置检测元件作为转子位置传感器,这给电机的可靠性以及制造工艺要求等带来不利的影响[1]。为了实现对无位置传感器无刷直流电机的控制,必须得到转子位置信息。本文设计了一种无位置传感器无刷直流电动机调速系统,采用反电动势法估算电机转子位置,并设计了过零检测电路。在详细的分析了反电势法无刷直流电动机控制中常用的转子预定位起动技术的基础上,结合变频升压的电机起动方式,利用80C196MC单片机实现了电机的开环软起动。2无刷直流电动机系统工作原理无刷直流电动机,就其基本结构而言,可以认为是由电子开关线路、永磁同步电动机和位置传感器三者组成的无刷直流电机系统。无刷直流电动机通常通过转子位置传感器获取转子位置信号,实现换相;通过转速传感器获取转速反馈信号,实现转速环的闭环控制[2]。无刷直流电动机的无传感器控制是指取消传统的转子位置传感器和转速传感器,而通过测取电机的某些物理量间接地得到转子位置信号,用此信号实现换相,并进一步得到转速的反馈值,从而实现无传感器闭环控制。目前无刷直流电动机无传感器控制较为典...