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无刷直流电动机无位置传感器控制

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点击次数:更新时间:2018-07-06 17:07:41

如前所述,无刷直流电机的工作原理必须有转子磁场位置的信息,以控制逆变器功率器件的开/关实现绕组的换相。例如,三相六状态运行的无刷电机在内部安放三个转子位置传感器确定六个换相点时刻。传统的无刷直流电机转子位置信息是采用机电式或电子式传感器直接检测,如霍尔传感器、光电传感器等,详见第7章,然而,在实际应用中发现,在电机内部安放转子位置传感器有以下问题。

1)在某些高温、低温、高振动、需湿、污浊空气和高干找等恶劣的工作环境下由于位置传感器的存在使系统的可靠性降低。

2)位置传感器电气连接线多,不便于安装,而且易引入电磁干抗。

3)传感器的安装精度直接影响电机运行性能,特别是在多极电机安装精度难以保证。

4)位置传感器占用电机结构空间,限制了电机的小型化。

  因此,无刷直流电机的无位置传感器技术近年日益受到人们的关注,无位置传感器控制技术已成为无刷直流电机控制技术的一个发展方向。无位置传感器控制方式尽管会导致转子位置检测的精确度有所降低,但它使系统能够在恶劣的工作的环境中可运行,同时使电机结构变得更简单,安装更方便,成本降低,无传感器技术对提高系统的可靠性和对环境的适应性,对进一步扩展无刷直流电机的应用领域与生产规模,具有重要意义。尤其在小型无刷直流电机、轻载起动条件下,无位置传感器控制成为理想选择。

  例如,在空调压缩机中,由于压缩机是密封的,如果采用需尔位置传感器,需要5条信号线,连线过多会降低压缩机运行的可靠性,并且在空调压缩机中,要承受制冷剂的强腐蚀性和高温工作环境,常规的位置传感器很难正常工作。

  无刷直流电机无位置传感器技术的核心内容是研究各种间接的转子位置检测方法替代直接安放转子位置传感器来提供转子磁场位置信息,实际上,无位置传感器技术是从控制的硬件和软件两方面着手,以增加控制的复杂性换取电机结构复杂性的降低。

  近20多年来,水磁无刷直流电机的无位置传感器控制一直是国内外较为热门的研究课题,提出了诸多位置检测电路和方法,主要包括反电动势过零点检测方法、反电动势积分及参考电压比较法、反电动势积分及镇相环法、续流二极管法、反电动势三次谱波检测法、电感测量法、G(8)函数法、扩展卡尔曼滤波法、状态观测器法等,简要介绍如下。

 

反电动势检测法

水磁无刷直流电动机的绕组反电动势含有转子位置信息,因此常被用于无传感器控制应用于无传感器控制的反电动势包括电机的相反电动势和三次谐波电动势,后者在另外一节介绍。面相反电动势的应用方法包括:反电动势过零法、反电动势积分及参考电压比较法反电动势积分及镜相环法、续流二极管法等。

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