无位置传感器无刷直流电机控制：转矩脉动与实时调度算法

"这篇博士学位论文主要探讨了无位置传感器无刷直流电机的控制关键技术，包括转子位置辨识、PWM控制策略、起动控制、转矩脉动抑制等。作者提出了改进的反电动势转子位置辨识理论，以及一种线反电动势过零原理的转子位置估算方法，降低了对电机参数的依赖。此外，论文还分析了八种不同的PWM调制方式对无刷直流电机的影响。" 无刷直流电机（BLDC）是一种广泛应用于各种设备的电机类型，因其高效、结构简单和易于控制而备受青睐。在没有位置传感器的情况下，控制BLDC的关键在于准确估计转子位置，这对电机的性能至关重要。传统的BLDC通常采用三相六状态120°导通控制，依赖于位置传感器来提供关键的转子位置信息。然而，传感器会增加成本、体积，并可能降低系统可靠性。 论文作者李自成针对这一问题，提出了一种改进的反电动势（Back Electromotive Force, BEMF）转子位置辨识方法。这种方法摒弃了传统的硬件检测，通过软件实时计算任意两相线电压来获取未导通相的BEMF过零点，降低了系统的复杂性。此外，他还引入了一种基于线反电动势过零原理的转子位置估算新方法，适用于不同形状的BEMF波形，特别是梯形波和平顶宽度可变的波形。 论文进一步探讨了PWM（脉宽调制）控制策略在无刷直流电机中的应用，分析了八种不同的PWM调制方式如何影响电机在非换相期间的电流续流以及转子位置辨识的准确性。这些分析对于优化电机性能和减少电磁转矩脉动具有重要意义。 电磁转矩脉动是无刷直流电机运行中的一个常见问题，它由反电动势非理想性、换相过程中电流畸变和转子位置估计误差等因素引起。作者特别关注了梯形波BEMF平顶宽度对电磁转矩的影响，假设换相瞬间完成，电流为矩形波。通过这种分析，可以更好地理解转矩脉动的来源并寻找减小其影响的方法。 在无位置传感器的起动控制方面，论文也进行了深入研究，这是无位置传感器控制技术中的另一个重要问题。有效的起动控制能确保电机平稳、可靠的启动，而无需依赖外部位置信息。 这篇论文为无位置传感器无刷直流电机的控制提供了新的理论和实用方法，有助于提高电机的效率和可靠性，减少了对外部传感器的依赖，对实际工程应用具有重要价值。