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BLDCM無(wú)E+E位置傳感器起動(dòng)控制方法研究
隨著時(shí)代的變化,交流電機(jī)逐漸取代了直流電機(jī),主要原因在于直流電機(jī)的電刷與換向器限制了它的發(fā)展,交流電機(jī)可分為異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類(lèi),根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的不同,同步電機(jī)又可分為直流無(wú)刷電機(jī)(Brushless DC Motor,以下可簡(jiǎn)稱(chēng)BLDCM)和永磁同步電機(jī),前者的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為梯形波,后者的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為正弦波。由于BLDCM不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕的特點(diǎn),還有運(yùn)行可靠、效率高等優(yōu)點(diǎn),在一些重要領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展,如航空航天、醫(yī)療設(shè)備、家用電器、電動(dòng)車(chē)和機(jī)器人等。

BLDCM無(wú)E+E位置傳感器起動(dòng)控制方法研究
因此完善無(wú)刷直流電機(jī)各方面性能以及優(yōu)化控制方法是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外學(xué)者所研究的重點(diǎn)。在有E+E位置傳感器控制系統(tǒng)中,通過(guò)霍爾傳感器的三個(gè)輸出信號(hào)指導(dǎo)電機(jī)換相,但由于其應(yīng)用條件受到限制,無(wú)E+E位置傳感器控制方法應(yīng)用越來(lái)越廣泛。無(wú)E+E位置傳感器控制系統(tǒng)中,檢測(cè)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)是實(shí)現(xiàn)電機(jī)正確換相和正常運(yùn)行的關(guān)鍵,可通過(guò)反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的方法來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置,本文采用檢測(cè)各相端電壓的方法來(lái)獲得反電勢(shì),當(dāng)反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)時(shí)再延遲30°電角度就可得到電機(jī)換相點(diǎn)。目前基于反電勢(shì)的無(wú)E+E位置傳感器控制方法在不斷的完善,盡管如此,電機(jī)的起動(dòng)問(wèn)題一直是BLDCM領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。本文采用在三段式起動(dòng)方法的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)外同步開(kāi)環(huán)起動(dòng)裝置,主要是由120°的觸發(fā)器模塊、時(shí)鐘計(jì)時(shí)器和切換裝置組成,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明該起動(dòng)方法能夠很好的實(shí)現(xiàn)電機(jī)起動(dòng)。本課題主要工作內(nèi)容如下：首先,分析BLDCM的本體結(jié)構(gòu)及其工作原理,同時(shí)也分析有位置和無(wú)E+E位置傳感器的控制方法及其優(yōu)缺點(diǎn),給出了BLDCM兩兩導(dǎo)通和三三導(dǎo)通模式下的工作過(guò)程,同時(shí)在分析BLDCM數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上給出了轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的算法,并且將相關(guān)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成狀態(tài)方程的形式,便于對(duì)BLDCM無(wú)E+E位置傳感器起動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真。然后,分析了基于反電勢(shì)法的無(wú)E+E位置傳感器控制的起動(dòng)方法,介紹了幾種常見(jiàn)的起動(dòng)方法并分析了它們各自具有的優(yōu)缺點(diǎn),重點(diǎn)分析了三段式起動(dòng)方法的三個(gè)階段,根據(jù)理論推導(dǎo)在傳統(tǒng)的三段式起動(dòng)法上進(jìn)行了一定的改進(jìn),加速階段通過(guò)不斷地縮短換相時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn),若檢測(cè)到位置信號(hào),則進(jìn)行多次重復(fù)檢測(cè),當(dāng)檢測(cè)到足夠穩(wěn)定的反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)時(shí),切換過(guò)程通過(guò)切換模塊設(shè)定的閾值來(lái)實(shí)現(xiàn),如果與設(shè)定值保持*,就可從開(kāi)環(huán)控制切換到閉環(huán)控制。zui后再根據(jù)BLDCM相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和狀態(tài)方程在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境下對(duì)無(wú)E+E位置傳感器起動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真,仿真結(jié)果表明電機(jī)各參數(shù)的波形符合理論分析,基于反電勢(shì)的起動(dòng)控制方法具有一定可行性和有效性,并且能夠?qū)崿F(xiàn)BLDCM的可靠起動(dòng)。

BLDCM無(wú)E+E位置傳感器起動(dòng)控制方法研究
zui后,通過(guò)DSP TMS320F28335的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)無(wú)E+E位置傳感器控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì),同時(shí)在CCS3.3軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行程序設(shè)計(jì),通過(guò)硬件電路與軟件程序設(shè)計(jì)相結(jié)合對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算與硬件仿真,zui后通過(guò)示波器來(lái)顯示參數(shù)的實(shí)時(shí)變化,對(duì)各參數(shù)波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,驗(yàn)證了基于反電勢(shì)的起動(dòng)方法在DSP實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的可靠起動(dòng)。