无刷直流电机反电动势估计方法

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1、2013年6月电工技术学报Vol.28No.6第28卷第6期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJun.2013无刷直流电机反电动势估计方法1,211刘栋良崔言飞陈镁斌（1.杭州电子科技大学自动化学院杭州3100182.卧龙电气集团有限公司上虞312300）摘要永磁无刷直流电机具有高功率密度、高转矩/电流比和控制简单等优势，在工业上得到了广泛应用。然而，无刷直流电机传统用的反电动势检测方法估计电机位置，其硬件电路比较复杂，实时性比较差，限制了无刷直流电机的应用。本文提出了一种基于扩展

2、卡尔曼滤波方法的无刷直流电机反电动势检测改良方法，通过在无刷直流电机数学模型基础上的推导，将定子电流和反电动势电压作为状态变量，建立了扩展卡尔曼滤波器的模型。该方法不需要任何额外检测电路，具有实现稳态和瞬态准确换向，能对电机转速进行精确控制。实验结果表明该方法有效、可行。关键词：直流无刷电机扩展卡尔曼滤波反电动势估计过零检测中图分类号：TM351ResearchofBack-EMFEstimationforBrushlessDCMotor1,211LiuDongliangCuiYanfeiChenMeibin（1.Hangzhou

3、DianziUniversityHangzhou310018China2.WolongElectricCO.,Ltd.Shangyu312300China）AbstractPermanentmagnetbrushlessDCmotor(BLDC)hasbeenwidelyappliedinindustrybecauseithashighpowerdensity,hightorque/currentratioandsimplecontroladvantages.However,back-EMFmethodofBLDCoftradit

4、ionalestimationforthemotorposition,itshardwarecircuitisrelativelycomplex,real-timeperformanceispoor,whichlimitstheapplicationofBLDC.ThispaperpresentsanewmethodofBLDCback-EMFdetectionmethodbasedontheextendedKalmanfilter,throughthederivationintheBLDCbasedonthemathematic

5、almodel,thestatorcurrentandback-EMFvoltageasthestatevariable,establishtheextendedKalmanfiltermodel.Thisalgorithmdoesnotneedanyadditionaldetectioncircuit,itcanrealizesteadystateandtransientaccuratecommutationandtheprecisecontrolofmotorspeed.Theexperimentresultsshowthat

6、theproposedalgorithmiseffectiveandfeasible.Keywords：BrushlessDCmotor(BLDC),extendedKalmanfilter,back-EMFestimation,zero-crossingdetection[1-7]位置信号检测方法有：①反电动势法，它是目前1引言技术相对成熟，实现比较简单，但缺点是静止或低无刷直流电机具有结构简单、控制方便、可靠速时反电动势信号很小，难以得到有效的转子位置，性高、功率密度大、效率高等优点，在工业领域得系统低速性能比较差；②定子电感

7、法，它利用电机到广泛应用。近年来，无刷直流电机的无位置传感绕组电感和转子位置的一定对应关系，通过重构的器控制一直是国内外的研究热点，较为常见的转子中性点电位代表位置信息，因此低速性能有所提高，但这种方法需要对绕组电感进行实时检测，增加了实现的难度。另外，如续流二极管法、磁链估计法国家自然科学基金（51277048）和浙江省自然科学基金重点（LZ13E070002）资助项目。和状态观测器法等，不同程度上改善了低速性能，收稿日期2012-09-08改稿日期2012-12-10但增加了控制难度，系统的动静态特性都不够理想，第28卷第6期

8、刘栋良等无刷直流电机反电动势估计方法53其限制了直流无刷电机的应用。文献[8]在低速和高uuRabbc(2iiiLacb)p(2iiieeeacb)(2acb)速时，分别在PWM关断和开通阶段检测反电动势，（2）采用2个不同的参