第42卷第5期2008年5月西安交通大学学报JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITYVol.425May2008电动车用无刷直流电机无位置传感器控制研究曹建波,曹秉刚,王斌,许鹏(西安交通大学电动车研究开发中心,710049,西安摘要:通过分析电动车用无刷直流电机换相原理及间接位置检测原理,设计了一种基于反电动势法的无位置传感器电动车控制系统,为消除电机中性点电压和阻容滤波对反电动势检测电路的影响,该系统对传统反电动势法进行了改进,将采样电路的参考点与电池负极断开,并通过软件设计进行了反电动势相移补偿.实验结果表明,改进后的无位置传感器控制系统消除了电机中性点电压对反电动势检测电路的影响,不论电机运行在低速还是高速状态,都可准确地检测反电动势的过0点,在进行了相移补偿之后,可成功实现无位置换相控制,从而提高了电动车控制系统的可靠性和稳定性.关键词:电动车;无刷直流电机;无位置传感器;反电动势法:TP301文献标志码:A:0253987X(200805059705PositionSensorlessControlforBrushlessDCMotorofElectricVehicleCAO激anbo,CAOBinggang,WANGBin,XUPeng(ResearchandDevelopmentCenterofElectricVehicle,Xian激aotongUniversity,Xian710049,ChinaAbstract:ByanalyzingtheprincipleofpositionsensorlesscontrolforbrushlessDCmotor(BLDCM,acontrolsystembymeansofbackelectromotiveforce(backEMFmethodisdesignedforelectricvehicle(EV.ToeliminatetheinfluenceonbackEMFdetectioncircuitfrommotorneutralpointandRCfilter,thereferencepointofdetectioncircuitisdisconnectedfrombatterycathode,andthephaseshiftingofbackEMFiscompensatedbysoftwarescheme.TheexperimentalresultsshowthatthecontrolsystemofpositionsensorlessEVenablestoeliminatetheinfluencefrommotorneutralpointtorealizezerocrossingdetectionaccuratelywheneverBLDCMrunsathighorlowspeed.Thephaseshiftingonceiscompensated,thepositionsensorlesscommutationcontroliscompletedtoensurethesystemreliabilityandstability.Keywords:electricvehicle;brushlessDCmotor;positionsensorless;backelectromotiveforcemethod由于电动车具有节能无污染以及方便快捷的特点,因此已经逐渐成为人们生活中一种重要的绿色交通工具.电动车主要包括车体、电机、电池、充电器和控制系统5大部分,电机作为电动车的动力部分,其性能直接决定了电动车的整车运行性能[1].永磁无刷直流电机(BLDCM既具有交流电机的结构简单、运行可靠和维护方便等一系列优点,又具备直流电机的运行效率高、无励磁损耗及调速性能好、启动转矩较大等特点,在电动车领域被广泛应用[2].有位置传感器的BLDCM的缺点[3]为:!位置传感器难于安装,限制了电机的小型化,增加了电机的成本;∀位置传感器比较容易损坏,难于维修,影响电机的寿命;#霍尔元件温度特性不好,导致了电机稳定性下降.因此,本文电动车采用无位置传感器的无刷直流电机.目前,国内外文献已对多种无位置传感器控制收稿日期:20070912.作者简介:曹建波(1980-,男,博士生;曹秉刚(联系人,男,教授,博士生导师.基金项目:陕西省中小企业创新基金资助项目(06C262100555.策略进行了研究.文献[49]中提出了很多方法,如反电动势法、相电流法、续流二极管法、磁链位置估计法、模型参考位置估计法、卡尔曼滤波器估计法和检测电机相电感变化的位置估计法等.这些方法多数均建立在电机参数精确预知的前提下,而在实际环境中许多电机参数并不确定,且有些参数随环境变化而变化,因此在实际运行过程中很难达到预期效果.反电动势法由于控制较简单可靠,稳定性好,因此是无位置传感器无刷直流电机中最常用的一种控制方法.本文针对电动车工况复杂的特点,决定采用该方法,并对反电动势位置采样电路和相移补偿进行了改进,设计了一种新型的电动车用无位置传感器控制器,实验结果表明,该控制器可成功进行换相控制,具有较高的精度.1电动车控制系统的设计本文设计的无位置传感器电动车控制系统的框架如图1所示,控制系统的工作过程为:控制芯片收到调速信号和电机的反电动势位置信号后,将相应的脉宽调制(PWM信号和6路驱动逻辑信号输送给场效应晶...