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1、第17卷第6期电工技术学报2002年12月基于扰动观测器的无刷直流电机无位置传感器控制PositionSensorlessControlofBrushlessDCMotorBasedontheDisturbanceObserver夏长亮 杨晓军 史婷娜 文 德(天津大学电气与自动化工程学院 300072)XiaChangliangYangXiaojunShiTingnaWenDe(TianjinUniversity300072China)摘要 讨论了无刷直流电机无位置传感器控制,提出一种基于扰动观测器的无位置传感器控制方案。无刷直流电机电势平衡方程的非线性由反电势所引起,如果假
2、设反电势为常值扰动,就可根据线性理论设计常值扰动观测器对反电势过零点进行观测。观测结果中包含反电势过零点信息和干扰脉冲,后者由假设误差引起并且会影响转子位置信号。如果能够消除干扰脉冲的影响,就可以将反电势过零点信息分离出来,从而实现无位置传感器控制,因此本文也介绍了消除干扰脉冲的原理和方法。最后,就本文提出的方法进行了实验研究。关键词:无刷直流电机 无位置传感器控制 扰动观测器中图分类号:TM92115AbstractInthispaper,anewcontrolmethodofabrushlessDCmotorwithoutpositionsensorisproposedba
3、sedonthedisturbanceobservertheory.ThevoltageequationsofthebrushlessDCmotorsystemarenonlinearbecauseofthebackelectromotiveforce(EMF)inducedinthestatorwindings.Tosimplifythedesignoftheobserver,thebackEMFisassumedasaconstantdisturbanceinthispaper,andaconstantdisturbanceobserverisdesignedbasedon
4、lineartheorytoestimatethezeropointofthebackEMF.TheoutputsoftheobserverincludenotonlythezeropointinformationofthebackEMFbutalsotheassumptiondisturbance,whichwillinfluencetherotorpositionsignals.ToabstractthezeropointinformationofthebackEMF,anapproachtoeliminatethedisturbanceisproposed,therefo
5、rethesensorlesscontrolforthebrushlessDCmotorisrealized.Atlast,theexperimentsareimplementedtodemonstratethemethodproposed.Keywords:BLDCM,sensorlesscontrol,disturbanceobserver[1]成本、体积、可靠性等一系列问题,因此近年1 引言来无位置传感器控制成为无刷直流电机研究中的热无刷直流电机(BLDCM)由于结构简单、出点。力大和良好的调速性能,在工业中得到了广泛的应国内外文献提出了多种无位置传感器控制策用。传统无刷
6、直流电机通过传感器检测转子位置实略。KenichiIizuka等采用反电势法获得转子位置现电机换相,位置传感器的存在给电机带来了诸如信号,该方法简单可靠,是目前最常用的控制方天津市自然科学基金重点资助项目(013800811)。夏长亮 男,1968年生,博士,天津大学电气与自动化工程学院教授,主要研究方向为电机及其控制,发表论文50余篇。杨晓军 男,1978年生,天津大学电气与自动化工程学院硕士研究生,主要研究方向为现代控制理论在电机控制中的应用。26电工技术学报 2002年12月[1]法,但低速时需要加入另外的控制方法;分布的。但是因假设与实际不
7、符对反电势过零点观MatthewJ.Corley等通过检测磁极磁链获得连续测所产生的影响可以消除,具体方法在本文的第三的转子位置信号,该方法调速范围较宽,但电机系部分给出。根据假设,建立电机增广状态方程统的非线性以及电机参数的不稳定性都会导致较大ÛiA11A12iB1[2]=+u(2)的位置估计误差;G1Yang等利用状态观测器对Ûe00e0转子位置及转速进行观测,取得了不错的效R式中 A11=-I=a11I果[3～5]。文献[3]中的多维状态方程将导致极点L-M1配置困难,且转速作为观测器
