基于母线电流检测的永磁无刷直流电机无位置方法研究

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1、中图分类号：TM351论文编号：102870318-SX050学科分类号：080800硕士学位论文基于母线电流检测的永磁无刷直流电机无位置方法研究研究生姓名孙小丽学科、专业电气工程研究方向永磁电机控制指导教师邓智泉教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationResearchonSensorlessMethodsBasedonBusCurrentDetectionforPermanentBrushless

2、DCMachinesAThesisinPermanentMachinebySunXiaoliAdvisedbyProf.DengZhiquanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要无刷直流电机（BrushlessDCMachine,BLDCM）由于功率密度高、效率高、控制简单，广泛应用于家用电器、航空航天、新能源汽车等领域。位置检测是无刷直流电机调速系统中的必要组成部分。位置传感器检测法存在安装精度要

3、求高、应用环境受限、易受干扰等问题，因此，无位置传感器技术是无刷直流电机的研究热点。本文对反电势（BackElectromotiveForce,Back-EMF）为非理想梯形波而接近于正弦波的小电感表贴式无刷直流电机的无位置方法进行了研究。针对脉幅调制（Pulse-AmplitudeModulation,PAM）调速系统，提出了母线电流采样比较法。当电机低速运行时，忽略绕组阻抗角的影响，母线电流中包含位置信息，对此，通过采样母线电流得到转子位置信息，理论证明了该方法的收敛性，仿真验证了该方法的可行性。针对脉宽调制（Pulse-WidthModulation,PWM）调速

4、系统，提出了基于平均转矩控制的无位置传感器方法，分别采用母线电流包络线采样比较法和母线电流包络线斜率过零点法对转子位置进行检测，实现电机换相。该方法同时可以抑制转矩脉动。此外，由于不需要在平均转矩控制基础上增加额外的器件，方法简单、容易实现，扩大了平均转矩控制的应用范围。理论分析和仿真结果验证了方法的有效性。为了验证所提方法的可行性，搭建了PAM调制和平均转矩控制的实验平台，设计了基于硬件电路的平均转矩控制模块，并用软件实现了位置解算。最后，完成了不同调制策略下的无位置运行实验，验证了方法的有效性。关键词：无刷直流电机，无位置传感器，非理想反电势，母线电流，平均转矩控制

5、，转矩脉动抑制I基于母线电流检测的永磁无刷直流电机无位置方法研究ABSTRACTBrushlessDCmachines(BLDCMs)arewidelyusedinthefieldsofhouseholdappliances,aeronauticsandastronautics,newenergyvehicles,becauseoftheirhighpowerdensity,highefficiencyandsimplecontrol.Admittedly,thepositiondetectionisnecessaryforthespeedcontrolsystem.T

6、hepositiondetectionwithsensorshasmanyproblemssuchasthehighinstallationaccuracy,thelimitedapplicationenvironmentandbeingeasilyinterfered.Therefore,thesensorlesscontrolisaresearchhottopicoftheBLDCM.Thispaperpresentssensorlessmethodsforasurface-mountedBLDCMwithsmallinductanceandnon-idealtra

7、pezoidbutclosetosinusoidalbackelectromotiveforce(Back-EMF).ForthePAMcontrol,thispaperproposesasamplingandcomparisonmethodbasedonthebuscurrent.Thebuscurrentcontainstherotorpositionsignalatlowspeedwhenthewindingimpedanceanglecanbeignored.Therefore,rotorpositionsignalscanbed