无位置传感器无刷直流电机转子位置检测与控制策略研究

"线反电动势过零检测是无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)转子位置识别的关键技术。本文主要探讨了基于反电动势的转子位置实现策略，特别是利用F函数进行实时混合调度算法的研究。" 在无位置传感器的无刷直流电机控制中，线反电动势过零检测转子位置策略是一项核心技术。该策略基于电机正反转时，逆变器主电路6个功率管的导通顺序，将电机的一个电周期划分为6个区间。每个区间内，通过对特定线反电动势过零点的检测来确定换相时刻。表2-1清晰地展示了线反电动势过零与导通区间的关系，例如在区间1中，VT1导通，VT2和VT3关闭，此时应检测b→c的线反电动势过零点，以触发换相。 为了实现这一策略，论文提出了一种F函数的概念，它是线反电动势的倒数，与转子位置θ相关。公式(2.48)展示了如何通过F函数实时估算转子位置，需要测量两路线电压和两相相电流，而第三相的电流和电压可通过相量关系推导出来。电机的电阻R和电感L也是必不可少的参数。 该研究还提到了一种改进的反电动势转子位置辨识理论，它不再需要硬件检测反电动势，而是通过检测电机任意两路线电压并进行软件计算，从而获取未导通相的线反电动势过零点，这种方法减少了对硬件的依赖，提高了系统的简易性和可靠性。 此外，论文分析了线反电动势过零点与电子换相点的一致性，无论反电动势波形是梯形波还是正弦波，只要保持三相的对称性，此方法都能有效地估算转子位置。进一步地，为减少对电机参数的依赖，论文提出了一种简化的方法，仅依赖于定子电阻，对参数变化不敏感，降低了对精确电机模型的需求。 在PWM调制策略方面，论文对比了无刷直流电机的八种两两导通控制方式，并分析了每种方式下非换相期间电流的续流情况，以找到与转子位置辨识方法相匹配的最佳PWM调制策略。 这篇博士学位论文深入研究了无位置传感器无刷直流电机的控制技术，特别是在转子位置识别和PWM调制策略上的创新方法，对于提高无刷直流电机的控制性能和系统可靠性具有重要理论和实践意义。