无位置传感器无刷直流电机启动策略与过零点误差分析

"无位置传感器无刷直流电机控制关键问题研究（二）" 无位置传感器无刷直流电机（BLDCM）在启动时面临的主要挑战是反电动势（BEMF）信号弱，使得准确判断过零点变得困难，进而影响换相时机。在电机启动阶段，由于转速低，BEMF的幅值极小，导致过零检测的精度降低，这直接影响到电机的稳定启动。为了解决这一问题，研究者提出了一系列的启动策略。 一种常见的启动方法是特定位置开环启动法，这种方法要求电机在已知的初始位置开始，通过检测特定的电气角度进行换相。然而，这种方法的缺点是依赖于精确的初始位置，如果电机在任意位置启动，则需要更复杂的控制策略。 另一种方法是任意位置开环启动法，它允许电机在任意位置启动，但需要更复杂的算法来确定初始换相时刻。这种方法通常涉及对电机动态特性的理解和计算，以确保即使在低速下也能正确换相。 "三段式"启动法是一种综合预定位和斜坡升速驱动的策略，将启动过程划分为三个阶段：转子预定位、外同步和自同步。首先，转子预定位阶段通过导通电机的一相定子绕组，使转子趋向于一个确定的位置。有两种可能的情况：一是定子合成磁势与转子磁势形成非180°的角度，二是形成180°的角度。第一种情况中，转子自然会旋转到与定子磁势对齐的位置；而在第二种情况下，转子会通过扰动找到稳定平衡点。 转子预定位完成后，电机进入外同步阶段，此时电机在开环状态下加速，换相时间根据电机的调节特性曲线和计算结果进行调整。当转子速度达到额定速度的大约10%-15%时，BEMF信号足够强，可以进行闭环控制，电机进入自同步阶段，此时转子位置由BEMF检测，启动过程顺利完成。 过零点相移误差的分析是关键，因为任何相移都可能导致换相错误，引起电机运行不稳定甚至损坏。因此，在切换到闭环控制时，必须确保外同步信号和BEMF信号的相位基本同步，以减少切换时的振荡。 无位置传感器无刷直流电机的启动控制涉及到对电机物理特性的深刻理解，包括BEMF信号的形成、转子位置的估算以及启动过程中的动态行为。通过采用创新的启动策略和精确的控制算法，可以克服低速启动时的挑战，实现平稳可靠的电机运行。