BLDC無刷直流電機(無感測器)控制有哪些方法?

時間 2021-05-29 22:26:56

1樓:Welling電機

BLDC無刷直流電機除了使用感測器進行換向控制,還可以通過sensorless控制,這是一種創新的無感測器的控制方式。這種新型的BLDC控制方式令電機實現小型化,減少電機零部件。在一些配套產品中不能滿足電機搭配感測器的需求時,無感測器的控制方式能擴大電機的使用領域。

更重要的是,採用這一控制方式,還能對電機內部布局進行優化,提高電機系統的散熱效能。

2樓:

你說的是無位置感測器控制方法,核心是獲得轉子位置訊號,目前主要有以下方法。

1.磁鏈觀測法

電機磁鏈訊號和轉子位置直接相關, 因此可以通過轉子磁鏈的值來確定轉子位置訊號。但電機轉子磁鏈不能直接檢測得到。為了獲得電機轉子磁鏈值,必須先測量電機的相電壓和電流, 建立不依賴於轉子速度而與轉子磁鏈直接相關的函式方程,計算磁鏈值。

這種方法計算量大,而相電壓和電流中含有大量的干擾訊號,準確測量又需要很高的軟硬體成本,因此很少採用。

2.反電勢過零檢測法

在無刷直流電機中,繞組的反電勢通常是正負交變的,當某相繞組的反電勢過零時,轉子直軸恰好與該相繞組軸線重合,因此只要檢測到各相反電勢的過零點,就可獲知轉子的若干個關鍵位置,從而省去轉子位置感測器,實現無位置感測器無刷直流電機控制。這是目前應用最廣泛的無位置感測器 BLDCM 控制方法。

這種方法的缺點是靜止或低速時反電勢訊號為零或很小,難以準確檢測繞組的反電勢,因而無法得到有效的轉子位置訊號,系統低速效能比較差,需要採用開環方法進行起動;另外,為消除PWM調製引起的干擾訊號,需要對反電勢訊號進行深度濾波,這樣造成與電機轉速有關的訊號相移,為了保證正確的換相需要對此相移進行補償。

3.反電勢三次諧波積分法

由於BLDCM的反電動勢為典型的梯形波,它包含了基波及其高次諧波分量,通過對電樞三相相電壓的簡單疊加,就可以獲得3次諧波及其奇數倍諧波,可以從中提取反電動勢的3次諧波分量,並進行積分,積分值為零時即得功率器件的開關訊號

[4]。反電動勢3次諧波訊號的獲取有兩種方式:一種利用電機中性點和併聯於電機三相繞組端的星形電阻的中性點來得到反電動勢的3次諧波分量;在沒有中性點引出的電機,可以利用直流側中點電壓和星形電阻網路的中性點來獲得反電動勢的3次諧波分量;然後對獲得的訊號進行濾波,濾掉3次諧波的高次分量,由於高次分量的最低為9倍的基波頻率,對濾波器要求低。

因而它比反電動勢直接過零比較有更寬的執行範圍。這種方法避免了逆變器開關造成的干擾,但是3次諧波的幅值小於反電勢的幅值,不易檢測,特別是低速的情況下,3次諧波訊號更弱,難以獲得轉子位置訊號。

4.續流二極體法

這種方法是通過監視併聯在逆變器功率管兩端的自由換向二級管的導通情況來確定電機功率管的換向時刻。BLDCM 三相繞組中總有一相處於斷開狀態, 於是通過監視6個續流二級管的導通關斷情況就可以獲得6個功率管的開關順序。該方法可以提高電機的調速範圍,特別是可以拓寬電機的調速下限。

但是這種方法要求逆變器必須工作在上下功率管輪流處於PWM斬波方式,增大了控制難度;另外,對於續流二極體導通的無效訊號和毛刺干擾造成的誤導通訊號的去除也不易實現。這種方法也存在著較大的檢測誤差,反電勢係數、繞組電感量不是常數、反電勢波形不是標準的梯形波等都會造成轉子位置誤差。由於這種方法需要在二極體上併聯檢測電路,這對於整合的功率器件(如IPM)很難實現。

正因為以上種種缺點,所以這種方法在國內應用並不是很廣泛,相對來說技術也不是很成熟。

5.電感法電感法有兩種形式:一種是用於凸極式永磁無刷直流電機,另一種是用於內嵌式磁鋼結構的永磁無刷直流電機。第一種電感法主要是通過在起動過程中對電機繞組施加探測電壓來判斷其電感的變化。

在凸極電機中,繞組自感可表示成繞組軸線與轉子直軸間夾角的偶次余弦函式,通過檢測繞組自感的變化,就可判斷出轉子軸線的大致位置,再根據鐵心飽和程度的變化趨勢確定其極性,從而最終得到正確位置訊號。這種方法難度較大,且只能應用於凸極電機,所以現在較少應用。與第一種方法相比,第二種方法才是真正意義上的電感法。

在內嵌式永磁無刷直流電機中,繞組電感會因為轉子位置的改變而發生相應變化,通過檢測這些變化,再經過一定計算,即可得到轉子位置訊號。該方法中,需要對繞組電感進行不間斷的實時檢測,增加了實現的難度,應用不是很廣泛。

6.狀態觀測器法

「狀態觀測器法」的基本思想就是以電機的轉速、轉子位置角、電流等引數為狀態變數,在定義狀態變數的基礎上對電機建立數學模型,通過數字濾波的方法得出狀態變數的離散值,從而實現對電機的控制。「狀態觀測器法」比較好的解決了電機在高速、過載情況下難於控制的問題,其良好的抗干擾能力使其更適用於惡劣的工作環境。「狀態觀測器法」龐大的運算量在一定程度上限制了它的應用。

這種方法一般採用數字訊號處理器(DSP)來承擔龐大的運算量,因而增加了系統成本,在實際應用中並不多見。

3樓:Cyril

我還沒有實際用過沒有感測器的無刷直流電機,只能憑經驗提供參考意見。首先你得結論是對的,就是利用反電動勢來定位驅動的。大概兩個控制過程,第一步,給定乙個足以使得電機轉動起來的旋轉磁場;第二步,當轉速達到足夠測量出反電動勢能時,通過反電動勢來分析得出轉子的位置,剩下的控制就和有感測器的方法是一樣的拉。

控制的難點,個人覺得是在低轉速時,由於反電動勢比較微弱,比較難以測量。以上個人拙見。

直流電機會被交流電機取代嗎?

精緻的俗人 不會,至少目前不會,直流機的調速效能是交流變頻代替不了的,直流可以恆功率和恆轉矩兩種調速,起動效能和逆轉效能也是交流代替不了的,而且過載能力也是交流比不了的,尤其是在一些大型裝置上。交流要實現大功率,非高電壓不可,在製造維護安裝成本上,一點也不會比直流低,甚至更高。 這個取代是有的,但是...

交流電機與直流電機啟動電流為何變大?

陳強 一般來說,磁場都不是控制的目標,所以也就不存在為了抵消磁場增大電流一說。交流非同步電機中,啟動轉矩與定子磁場與轉子的轉速差有關,所以,交流非同步電機可以採用小電流,高轉速的定子磁場控制,來達到乙個大的力矩輸出。在直流無刷電機控制中,電流增大是為了保持轉子與磁場同步,否則,力矩輸出不夠,無法帶轉...

小型直流電機如何實現正反轉和停轉?

wyf 方案一,使用舵機,直驅 優點,控制無腦 缺點,行程有限。撐死轉一圈。推薦指數不在乎行程最佳推薦 方案二,使用步進電機直驅 優點,控制簡單精度也不錯 缺點,功率密度低,轉速低,扭矩低。推薦指數最佳推薦 方案三,使用永磁同步電機。直驅 優點,速度快,扭矩大,精度也不錯 缺點,控制複雜,昂貴。推薦...