基于无位置传感器电机控制方式人工辅助心脏控制器研究

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1、研究与DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．03．010基于无位置传感器电机控制方式的人工辅助心脏控制器研究李雪，王效亮，栾婷，张芳2刘志蕾。张磊(1．北京精密机电控制设备研究所，北京100076；2．北京航空航天大学，北京100191)摘要：研究了一种无位置传感器电机控制器，该控制器采用了反电动势过零检测技术、“三段式”起动技术、自举驱动技术和大量高集成度芯片，在控制器可靠工作的前提下，减小控制器的体积和重量，满足了人工辅助心脏项目的要求。关键词：人_1=．辅助心脏；无位置传感器；

2、三段式；自举驱动中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—9492(2013)03—0043—04TheResearchofAssistedHeartControllerBasedonSensorlessMotorControllerLIXue，WANGXiao-liang，LUANTing，ZHANGFang，LIUZhi—lei，ZHANGLei(1．BeijingPrecisionMechanicalandElectricalControlEquipmentResearchInstitute，

3、BeijinglO0076，China；2．BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijingl00191，China)Abstract：Thispaperstudiesakindofsensorlessmotorcontroller．Thecontrollerrisesthetechnologyofzerocrossingdetectionofcounterelectromotiveforce，startingtechnologyofthreestops，

4、bootstrapdrivetechnologyandmasshighintegrationchips．Onthebasisofreliability，itreducesthevolumeandweightofthecontrollerandmeets，theprojectrequirementsoftheassistedheart．Keywords：ArtificialHeartAssistantDevice；sensorlesstechnique；threestops；boopstrapdriver0引言助心

5、脏控制器能否可靠运行的关键。据世界卫生组织调查，目前心血管疾病和心目前常用的检测转子位置的各种位置传感器脏病占到所有疾病的30％左右，预计至2020年，均具有不便于维护、增加电机体积、环境适应性心血管疾病和心脏病将占到所有疾病的40％。心差、引出线较多等一系列问题，不适用于血泵置脏移植手术虽已取得极大的成功，但心脏移植受人人体要求体积小，引出线少的应用场合，因到捐心脏的人数少和患者自身临床手术等多方面此，血泵项目中电机控制采用了无位置传感器控的限制。因此，作为心衰病人暂时性辅助循环或制方式。心脏移植病人过渡治疗的

6、人工辅助心脏具有很强1无位置传感器电机控制技术分析的实用价值和广泛的应用前景。无位置传感器电机控制技术是指不需要安装人工辅助心脏装置主要由血泵及其控制器组机械式位置传感器检测电机转子位置信号，而间成，血泵是关键的执行机构，由离心泵、轴向磁接通过检测电机的电压、电流、磁链等物理量来场盘式无刷直流电机集成在一起，电机的转子同得到转子位置信息的控制方式。无位置传感器电时也作为泵的叶轮。控制器是人工辅助心脏装置机控制的关键技术主要集中在位置检测技术和起的控制核心，主要完成设定转速、控制血泵可靠动技术两个方面”】。运行等功

7、能。血泵的运转需要电子控制单元实现1．1位置检测技术精确换相，因此准确检测转子的位置并根据转子在位置检测技术发面，很多国内外研究人员位置实时切换功率器件的触发组合状态是人工辅在这方面做了大量的研究工作，提出了多种理论收稿日期：2013—01—06垄和方法，主要包括：磁链位置估计法、模型参考零检测法和“三段式”起动法实现无位置传感器位置估计法、状态观测器法、检测电机相电感变电机控制。化的位置估计法和反电势过零检测法等，其中反2人工辅助心脏控制器设计电势过零检测法是最易实现，也是目前应用最广2．1工作原理泛的位置检测

8、方法。人工辅助心脏控制器工作原理如图l所示。反电势过零检测法的工作原理如下：在无刷血泵直流电机中，定子绕组的反电势为梯形波，且正负交变；绕组反电势发生过零后，延迟对应于30。电角度的时间，即为电动机换相时刻。因此，反电势过零检测法只要检测到各不导通相反电势的过零点时刻，即可获知转子的若干关键位置，实现无位置传感器无刷直流电机的换相控制。1．2起动技术图1人丁辅助心脏控制器