静止功率变换器与电机在设计和控制上的有效配合,直是现代交流调速发展中的个课,永磁方波无刷电机是其中个典型,和般的无换向器电机样,无刷直流电机BLDCM用电力电子开关BJT或IGBT代替般直流电机中的换向器,在结构上是由感应电势为方波的永磁同步电动机逆变器及其控制系统组成的81刀01具有功率密度高无电火花4尤线电干扰以及容足范围大等优点,不但可以进入有刷苠流电机的切应用场所,还呵以应用于些,特殊要求的场合。例如有防爆。防腐蚀要求等许多领域有着广泛的推广应用前景1扣1按逆变器供电的特点,利用稀土永磁材料的特殊性能将永磁同步电动机的感应电势反电势波形设计成方波或梯形波相对于感应电势为正弦波的永磁同步电动机来说,逆变器开关的控制得到了简化,使电机和逆变器各自的潜力得到了充分的发挥81的这些特点,使它成为现代交流调速研究的个热点国外在20世纪80年代就开始这方面的研究,国内近年来也有较大进展考虑到位置传感器的存在不仅增大电机体积,也增加生产工艺难度和生产成本,且在有些场合还会因为传感器太多太长的连线,给抗干扰设计带来定困难,况且有些应用扬合无安装传感器条件。因此,为了进步推广8101的应用。无位置传感器技术的研究和应用得到了人们的重视2些关键问,重点研讨位置检测与起动技术,并给出所研讨的基于08控制的系统结构及有关实验结果2永磁无刷直流电机的转子位置检测从8辽0的工作原理,可知。8,冗1的自同步运行有赖于根据转子位置对逆变器功率开关所进行的准时切换所以。在无位置传感器控制技术中,必须解决的首要案,但迄今为止,反电势法仍是得到广泛应用且简单有效的方法反电势法通过检测定子绕组开路相的感应电势过零点,来间接得到转子的位置信号2然而,定+绕组的感应电势难以直接测童,人们实际上使用的是它的变通形式端电压法端电压法所测取的是定子开路相如1相绕组端点至逆变器输人直流电源地0检测到过零点复位已连续测到过零点,复位检测到过零点复位及各相端电压波形机不同负载所对应的优化加速曲线是不样的这样带来了通用性不强。控制过程比较烦琐,涉及到的数据多等实现不方便的缺点在保证起动可靠性的基础上,为了简化起动过程。我们提出了种新的起动方法=此方法的具体起动步骤如下不管转子初始位置,按照所需的转向依次改变逆变器功率器件的触发组合状态,同时用端电压法检测各触发组合状态所对应的开路相的反电势过零点。并通过提高的,双1占空比逐渐提高电机的外施电压各触发组合状态的持续时间最大值保持不变。设为该时间由最小起动速度确定与自控式状态样,用计数器进行计时,换流时刻固定在72处,换流后对开路相的感应电势过零点进行检测只要检测到开路相的感应电势过零点。或计数器到达7,时还没检测到开路相的反电势过零点,计数器就重新复位,到72后再换流,这样依次进行=如果连续,次检测到开路相的感应电势过零点,就切换到自控式状态,时序4切换到所以,用端电压法测感应电势过零点,可方便地用电压比较器来获取所需要的信息。从2还可以看到,在得到;过零点信号后,可通过延迟17127为周期信号的周期得到准确的逆变器换流时刻。
上述讨论未考虑8的调速。当逆变器直流母线电压不变时,必须通过改变逆变器开关导通时间占空比,即通过脉宽调制胃改变加于电机定子绕组上直流电压平均值来实现调速此时认。1调制方势过零点。
经过多种方案的比较研究,选取的后601工作方式可以满足上述要求3给出理论分析得出的后601工作方式下各功率元器件的触发信号以及各相端电压波形。可用于验证在这种工作方式。能准确测到感应电势过零点,从而保证逆变器准确换相我们注意到,并非任意,方式都能满足此要求= 3无位置传感器8101的起动由于永磁无刷直流电动机在静止时电动势为零,无法用反电势法间接得到转子的位置信号,因此。公须以他控式外同步的方法从静止开始加速,直到电机被加速到足够的速度。在定的条件5,再切换到自控式状态。
无位置传感器801的起动,作为控制中的另个关键问受到人们重视,迄今为止已有不少研究成果段式起动法夂使用较多=该方法将起动过程分为3段转子定位加速和运行状态切换虽然通过优化加速曲线。段式起动能保证电机顺利起动,但是对不同电之间的电压此时,这里,是逆变器直流母线间电压;6是定子绕组中点电压;心分别是61相定子绕组端电压心分别是疋相绕组的感应电势3在感应电势的过零点,即2中的4时刻,则有,=0,=,故此时的开路相端电压1 6为第欢过芩点第次过零点30叔换流第欠过零点端电压触发信号复位之所以要连续,次检测到开路相的感应电势过零点后,才从他控式状态切换到自控式状态,目的是为厂防止由于十扰等引起的误检测和转速未趋于稳定,影响起动过程的顺利完成。
所提出的方法起动可靠,实现简单方便调试中需要注意的是,和,的占空比的选择,以及对加速过程中占空比的变化速度的控制4基于03控制的系统结构及实验结果所设计的永破无刷直流电机无位置传感器调速系统交流电压,经降压整流滤波后得到,控制部分则以公司的32240型数字信号处理器05为核心构成。67给出有关位置检测与起动技术研究的实验结果第1次2;过零点第1次612过零点结果中,是端电压。的波形,是经比较器比较后的输出,从中可以看出,从可得到准确的过零点信号实验中,采用的永磁无刷直流电动机的电压为40额定功率为361以上实验结果明采用后,1方式工作时,端电压法可以准确测到开路相感应电势过零点根据所提出的起动方法,可以控制无位置传感器起动在研制的基于05控制的810,1系统上,我们进行广系列的实验研究以上仅是部分研究结果目前。
该系统已经由浙江大学求是公司开发成教学实验装置,进行批童生产1张深。直流尤刷电动机原理及应用。机械工业出版社,19992K.Li2ukaH.UzuhashivM.KanoxT.Endoand 3田周波。尤位置传感器稀土永磁无刷直流方波电机调速系统。第届中国交流电机调速传动学术会议论文集。1997.
4沈建新等。无传感器无刷直流电机段式起动技术的深入分