无刷电机驱动技术提升与传感器检测优化研究

无刷电机驱动设计与实现是一篇探讨永磁直流无刷电机控制技术的重要论文，针对国内无刷电机技术的空白现状进行了深入研究。无刷电机因其结构简单、坚固、体积小和免维护的机械优势，通常在工业应用中，为了精确控制转速，会安装传感器以实时监测并反馈信号至控制器。然而，为了降低成本和简化系统，论文提出了无传感器（sensorless）控制方法，旨在减少对传统霍尔元件等昂贵组件的依赖。 论文的核心是使用TI公司的TIEZDSP2407A数字信号处理器作为控制系统的核心，结合ALTERAFPGA的数字电路板处理硬件信号和外部反电动势检测电路，构建了DSP-FPGA混合式的控制体系。这种方法的优点在于利用反电动势信号替代昂贵的传感器，实现了低成本的驱动方案。在驱动过程中，电机启动后首先通过开环运行，当转速足够高，反电动势显著时，通过调整脉宽调制（PWM）周期来同步电机端电压与反电动势，从而准确检测零交叉点，确定转子动态位置，进行换相，并通过估算转子速度实现闭环速度控制。 论文重点介绍了两种无传感器控制模式：一种是基于PWM关闭（PWMOFF）量测基准的方法，适用于低转速，通过前置电路消除二极管的正向电压降，提高低速下零交叉点的检测精度；另一种是基于PWM打开（PWMON）量测基准的方法，针对高转速，选择较小的限流电阻以减小RC充电放电效应。作者提出的无传感器控制模式在性能上已经超越了先前的研究，主要关注的关键技术包括无传感器控制、反电动势检测、零交叉点检测以及数字信号处理。 这篇论文不仅提供了无刷电机驱动设计的关键技术和实施策略，还展示了在特定工况下优化性能的方法，对于推动我国无刷电机技术的发展具有重要意义。通过阅读这篇论文，读者将能够深入了解无传感器控制系统的原理、设计流程以及如何在实际应用中实现高效的电机控制。