无刷直流电动机无位置传感器位置检测技术的研究

无刷直流电机以其优越的性能应用于各个领域。在无刷直流电机的控制中,转子位置的检测是至关重要的,而在传统的无刷直流电机中由于使用位置传感器的弊病日益明显,因此,对无刷直流电动机无位置传感器控制技术的研究具有较好的应用前景。 首先,阐述了无刷直流电动机的发展概况及目前无位置传感器情况下的各种转子位置检测方法的,并对各种检测方法做了比较。分析了无刷直流电动机的驱动构成和工作原理,在此基础上推导了无刷直流电动机的数学模型,并在MATLAB的平台下对无刷直流电动机控制系统进行仿真研究。采用模块化的思想构建独立的功能模块,再进行有机整合,从而搭建无刷直流电动机控制系统的仿真模型,为后续研究做准备。 其次,对转子位置检测方法中的目前比较成熟的反电势过零点检测方法做了比较详细的研究。针对延迟30°-(?)换相的缺点,本文利用延迟90°-(?)的换相原理对传统的反电势过零点检测方法做了改进,并且设计了过零点检测电路。由于检测电路的电路参数一经选取,反电动势信号的相移角度的大小就只与反电动势频率有关,即与电机的转速有关,因此在研究转子位置误差补偿的基础上,计算得到在不同的转速下反电动势过零点相移补偿角度,采用曲线拟合建立了电机转速和相移补偿角度之间的关系,这样在软件实现上可以简单的对误差进行修正。 最后,论文在对电机转角预测理论推导的基础上,提出了一种新的无刷直流电动机位置检测方法,从而实现无刷直流电机无位置传感器控制。该方法构建一个以相磁通和相电流为输入,电机转角为输出的小波神经网络预测模型,并采用遗传算法来训练网络参数,利用MATLAB对该方法进行仿真,实验结果表明该方法是合理的。该方法无需考虑电机的转速,较基于反电动势过零点的位置检测方法有着更宽的调速范围。