2007,34(5控制与应用技术EMCA无刷直流电机无位置传感器控制技术胡波,徐国卿,康劲松(同济大学电气工程学院,上海200331摘要:设计了一种无位置传感器无刷直流电机的控制系统。该系统基于智能功率模块(IPM和数字信号处理器(DSP,采用反电势法实现了燃料电池轿车空调的无刷直流电机控制。整个系统集成度高,控制灵活,稳定性好。试验结果表明,该系统运行性能良好。关键词:无刷直流电机;无位置传感器控制;反电动势:TM301.2文献标识码:A:1673-6540(200705-0021-03ResearchonSensorlessControlTechnologyofBrushlessDCMotorHUBo,XUGuo-qing,KANG激n-song(DepartmentofElectricalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200331,ChinaAbstract:AkindofvariablespeedcontrolsystemofabrushlessDCmotorwithoutarotorpositionsensorisde-signed.Basedonintelligentpowermodule(IPManddigitalsignalprocessor(DSP,thissystemusesBack-EMF(e-lectromotiveforcemethodtoimplementthesensorlesscontrolforbrushlessDCmotorofhighvoltageairconditioner(HVACinFCV.Thesystemishighlyintegratedwithflexiblecontrolandstrongreliability.Experimentalresultsind-icatethatthissystemhasahighperformance.Keywords:brushlessDCmotor;sensorlesscontro;lback-electromotiveforce无刷直流电机(brushlessDCmotor,简为BLDCM具有调速性能好、体积小、效率高等优点,在很多领域得到了广泛的应用。转子位置传感器对于BLDCM正常工作具有十分重要的作用,它为电机提供基本换相信息。但位置传感器存在一定的弊端,不仅增加了成本和电机结构的复杂性,而且在一些高精度及环境复杂的场合,位置传感器的信号会受到干扰,使系统的性能降低。因此,研究BLDCM无位置传感器控制技术是十分必要的,这也是目前BLDCM研究的热点之一。1无位置传感器BLDCM控制技术1.1转子的定位和起动BLDCM在静止或低速时感应电势为零或很小,很难用来判断电机转子磁极的位置,因此必须利用其他方法对电机转子进行定位和起动控制。近年来,国内外学者对无位置传感器BLDCM转子的定位和起动研究主要集中在以下几种方法:三段式起动方法、预定位起动法、脉冲检测起动法、外部硬件电路起动方法等。本课题采用预定位起动法。预定位起动法分为转子定位、他控同步加速运行、自控同步运行三个阶段。在起动阶段,按照所需的转向依次改变逆变器功率器件的触发组合状态,同时用端电压反电动势法检测各触发组合状态所对应开路相的反电动势过零点,并通过提高PWM占空比逐渐提高电机的外施电压[1]。1.2转子磁极位置检测方法无位置传感器BLDCM的转子位置检测方法有以下5种:反电动势法、电流法、状态观测器法、人工智能法和磁链函数法。前3种方法的研究相对比较成熟,且都已得到一定程度的应用,而用人工智能方法和磁链函数法获得转子位置的研究还刚刚处于起步阶段[2,3]。检测反电动势过零点或利用反电动势直接检测换相点的方法是最常用的位置检测方法。其实现拓扑电路多采用端电压法或相电压法,即在一定的调制方式下利用无刷直流电机的端电压或相电压检测反电动势过零点或换相点来实现换相控制。反电动势过零点法又分为直接反电动势法、21控制与应用技术EMCA2007,34(5反电动势积分法和定子三次谐波法等几种。直接反电动势法(也称端电压反电动势法是通过测量三相绕组的端电压与中性点电压实现的。当某相端点电位与中性点电位相等时,则此刻该相反电动势过零,反电动势过零后再延时30电角度即为触发功率开关管进行换向的时刻[4]。1.2.1反电动势过零点检测公式推导从BLDCM的等效电路模型出发,可以得到UaUbUc=R+ddt00R+ddt000R+ddtiaibic+EaEbEc+UnUnUn(1本系统中采用的是两两导通三相六状态工作方式。由电机学原理可得出三相反电动势过零检测方程分别为EaEbEc=UaUbUc-12011101110UaUbUc(2或EaEbEc=UaUbUc-13111111111UaUbUc(3式(2和式(3在反电动势过零点附近是等效的[5]。由于系统采用PWM方式,所以检测到的端电压信号中将包含大量的斩波成分。因此在实际应用中一般将端电压Ua、Ub和Uc先进行分压,再经过低通滤波,由此得到检测信号Uao、Ubo和Uco。本系统采用如图1所示的检测电路,则EaoEboEc...