D.感应电动势的三次谐波法
这是一种替代方法,通过检测电机绕组内感应电动势的三次谐波,并且利用它们去生成控制信号,三次谐波的过零点与三相反电动势的过零点在时间上刚好重合[4],而且只有一个三星接四线制的系统允许采集感应电动势的三次谐波。不过经过查阅,也同时在资料上所使用的改进的三次谐波法,将一组星型连接的电阻并联在无刷直流电机的三个绕组端子上,利用电阻中性点和直流母线的中点之间电压来采集三次谐波。
但是,对比国内外出现的其他检测方法,反电动势法是当前实际应用使用最多,技术理论发展最为成熟的一种,在此基础上,本论文也将对反电动势法进行研究,寻求更为简易、准确的方法。
(2)电流法
“反电动势法”是通过测量端电压或者线电压来推算转子位置,但是端电压或者线电压检测的准确度会受速度、电机切向、滤波电路和定子绕组电感的干扰,使用“反电动势法”获得的换相信号精准性受到一定影响,但是这些干扰对电流的影响不大。所以研究者推导出了相电流信号与转子位置的关系,出现了各种“电流法”。这种方法采用直接相电流检测法,通过无刷直流电机的数学模型公式和反电动势与转子磁链的关系式推导出转子磁链和相电流的关系式: ,再通过硬件电路采样得到直流母线电流,利用前面的关系式计算出转子位置信息。之后根据转子位置对定子绕组电感的影响,通过测量定子绕组电感的变化来估算转子位置,其给电机某一相施加反向一小段电压脉冲,可获得定子绕组的电流信号,电流信号与定子绕组电感成反比,由此逆推得到转子位置关系,但这种方法只适合于低速运行的无刷直流电机。
上述所有的转子位置检测方法都有个共同的缺点:电机停止时,获取不到位置信息,因为速度为零时,定子线圈不切割方波气隙磁场,没有感应电动势,甚至在速度非常低的时候,都获取不到位置信息,因此必须包含一种在速度较低时生成控制信号的方法。目前对无位置传感器无刷直流电机平稳启动的研究方法,一般是分为两个步骤研究:一是能预先确定其转子的初始位置,二是能利用同步启动技术快速、平稳地启动电机[5]。在电机成功启动进入正常运行状态后,可以采用多种控制技术,使电机的动态性能满足实际需求,下面会对控制技术的发展做简要概述。
2、永磁无刷直流电机控制技术发展现状
在80年代初,控制理论就进入了快速发展阶段,人们也提出了更为先进的无刷电机控制技术,但这些方法都需要大量的数据和数据处理,同时对微处理器的要求较高,所以都大概只停留在理论的阶段。
从1990年开始,各种高性能的MCU陆续出现,如STC系列的STC89C52,PIC系列的PIC16F877,ATMEL公司发行的AVR单片机,美国TI公司的TMS320C2XX系列DSP芯片。这些微处理器都具有较大的程序存储空间和运算速度,引发了将智能控制应用在无刷直流电机上的热潮。这些智能的控制方法有效的改善了电动机动态运行性能,也抑制了无刷直流电机的转矩脉动,无刷直流电机的应用范围更加广了。
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