无传感器无刷直流电动机（SLBLDCM）因其结构紧凑，效率高和性能稳定而被广泛使用。是，控制SLBLDCM存在某些技术困难。一个是检测转子位置的困难，第二个是启动困难，第三个是切换信号经常出现故障，例如在工作阶段出现相位延迟。了解决这些问题，本文详细分析和比较了各种方法，并提出了基于后EMF低通滤波器方法和相位延迟补偿的一组控制方案。真和经验验证了该方案的可行性和优越性。
刷直流电动机（BLDCM）具有传统直流电动机的所有出色性能，但是将电刷去除了，避免了传统直流电动机的缺点。交流感应电动机相比，其效率和控制性能也具有绝对优势[1]。广泛用于机车，水泵，风扇，家用电器和其他场合的牵引。传感器无刷直流电动机进一步消除了基于直流无刷电动机的位置传感器，使电动机结构更加紧凑，进一步降低了电动机成本，降低了电动机维护成本，拓宽了电动机的应用范围。动机。是，无刷，无传感器的直流电动机控制系统存在一些技术难题。论是启动还是切换，无刷直流电动机必须能够准确地确定转子的位置，并且在没有位置传感器的情况下很难确定无刷直流电动机的转子位置。时，在发动机启动阶段，许多系统状态尚未进入稳定状态。时，位置检测更加困难，并且发动机容易振动甚至无法启动。稳定状态下，大多数位置检测方法都具有某种功能。电容引起的相位延迟会在位置信号的检测中带来固有的误差，从而导致开关时间不准确和电动机转矩的明显波动。
了解决这些问题，科学技术工作者已经提出了大量的位置检测方法。文分析并比较了各种位置检测方法，进行了详尽的称量，并使用后电动势低通滤波方法检测转子的位置。方法原理简单，易于实现，控制效果理想。使用反电动势方法确定位置时，在发动机启动阶段，速度较低且反电动势幅值非常低，很难精确获得电机切换时间。解决此问题，此解决方案使用初始定位，外部同步和自动同步。动方法可以很好地起动发动机。正常操作阶段，为了克服由滤波器引起的相移误差，在控制器中补偿相位误差，并且可以精确地执行位置确定和切换。验表明，该方案能很好地启动发动机，运转平稳，转速误差极小。个控制系统的性能极佳。前，有很多方法可以检测SLBLDCM转子的位置，总结如表1所示[2]。中，后电动势法具有原理简单，电感法，状态观测法，电动方程计算法等方法的优点，它不需要大规模计算，不依赖系统参数，系统易于实现，具有精度高的优点，这是在广泛使用的SLBLDCM控制中获得的。反电动势方法中，反电动势过零检测方法-低通滤波器方法比其他方法更简单，更精确，并且不依赖于逆变器调制方法。全局考虑，本文中的位置检测采用EMF back-EMF-back-EMF-low-pass滤波检测方法的低通滤波方法。面具体分析该方法的原理。电动势是定子绕组中的转子磁体感应的电势，其振幅和相位与转子密切相关。1显示了转子位置和后电动势之间的对应关系。P1时刻，为了使电动机继续顺时针旋转，电动机进行了切换，电流从初始的A相（B相输出）流向A相（C相），直到此时，转子磁铁处于定子的B相绕组中，后部的EMF引起从初始负值到正值的过渡。P2时刻，转子旋转了30°，此时，转子的电磁钢与定子绕组的复合磁通形成垂直空间关系，并且在绕组中感应出的电动势为B相为0。P2之后，由定子绕组中的定子的复合磁势感应的电动势为正。图1中可以看出，转子的切换力矩与后电动势的过零点之间存在固定的对应关系-从后电动势的过零时刻起，有一个延迟电气角为30°时即为切换时刻。此，可以通过检测后电动势的零交叉点间接获得开关点，这就是后电动势方法的原理。据上一节中的分析，我们可以看到，当A相和C相两相通电时，B相便会暂停。时，相B上的相电压为后EMF。
要检测到相电压，就可以获得后电动势的零交叉点。图2中可以看出，当B相浮置时，上限电流ib为0。于大多数电动机，没有中间连接线。电压ubn和中值电压one不能直接测量，但是该时间ubn可以从ub-un推导出。过测量端子电压并找到中点电压，可以间接获得后部电动势。就是所谓的端电压方法。于如何找到中心电压，主要有PWM停止检测方法和模拟中性点方法。
PWM截止检测方法在开关PWM截止时检测端子上的电压，并使用一半的直流电源作为中间电压以获得后置EMC [3]。方法受PWM调制的影响，在重负载下PWM占空比接近100％，PWM停止时间极短，这使得很难检测端子上的电压[3]。
入低通滤波器来模拟EMF中性点电压过零检测方法，以过滤电动机端子上的电压，以消除PWM调制和电抗电位以及其他信号d切换期间绕组电流变化引起的干扰，然后将其与参考电平进行比较。
方法不限于调制方法，其对应的原理电路如图3所示。后死点EMF的过零检测方法中，三相端子A，B和B的电压为零。过低通滤波器后，将C相加以获得模拟中性点，然后滤波后的端电压与模拟中性点同相。较结果为零交叉。下是对该方法的数学分析[4]。A和B激活并且C相浮置，因为两个A和B完全对称，因此当PWM调制信号为1时，电动机的中值电压为总线ud / 2的直流电压的一半，并且PWM调制信号为0，电机中位电压为0，统记为upwm / 2。相位的关系是固定的，相位是不同的，因此方法中的过零点后EMF低通滤波点代表后EMF的实际零交叉点，只有低通滤波器的相移必须得到补偿。是低通滤波波模拟的中性过零检测方法的原理。面分析了获得电机切换点的原理，很明显，电机反电动势信号的幅度与转子速度成正比，在启动阶段，电机速度为速度非常慢，反电动势幅度非常低，并且过零点的识别很难确定。动机切换的正时给电动机的启动带来了困难。
了解决无传感器启动无刷直流电动机的问题，科学家和技术人员提出了多种启动方法，主要是开环在特定位置启动的方法，开环启动方法。任意位置等[5]。“三步”启动方法结合了预定位方法和加速方法，并将发动机启动过程分为三个阶段：转子预定位，外部同步和自同步。动过程稳定可靠。转子预定位阶段，首先打开一个电机定子绕组。两种情况：定子的复合磁势和转子的磁势F的夹角不是180°，另一种情况是定子的复合磁势和转子的磁势。F的角度为180°。第一种情况下，转子必须旋转到其磁势与定子所产生的磁势重合的位置，如图4中的第三张图所示。第二种情况下，电子转子位于不稳定的平衡，任何扰动都会破坏该平衡，并使发动机的转子转向稳定的平衡点。两种情况和最终的稳定情况如图4所示（假设预先放置的导体为A相和C相）。
转子的预定位成功时，三阶段类型进入外部同步步骤。时，转子的位置难以精确区分，并且电动机处于开环加速状态。此阶段，必须将电动机的调节特性曲线与分析和计算结果结合起来，以合理地组织开关时间并逐渐加速。体的计算方法在数据[4]中有详细描述，在此不再赘述。
正常情况下，当转子转速达到额定转速的10％到15％时，后电动势将达到一个更理想的点。时，电动机进入闭环状态（下部59页）（接第41页）转子位置由后部电动势测量，即进入自动同步阶段，电动机开始终止。当注意，当外部同步信号和后电动势信号的相位基本同步时，应选择开关点，以减小电动机的开关振荡，如图5所示。本节中，假设一个低通滤波器电路如图6所示，分析了相移误差的来源。
用以上分析和比较，可以确定相移误差的位置本文的转子采用后电动势低通滤波器来模拟中性点法，启动方法采用三阶段启动法并补偿了低通滤波器的相移误差。MATLAB / SIMULINK仿真模型如图7所示。机参数为200 W的额定功率，3000 rpm的额定速度，5对磁极，定子电阻Rs为1.5Ω定子电感Ls为8.5e-3H。机仿真速度曲线和反电动势波形如图8所示。图中可以看出，速度响应曲线很好。
启动阶段，反电动势幅度很低，但是三级电动机的启动是稳定且可靠的，并且在切换点处只会发生轻微的振荡。动机测试系统使用TMS320F2812作为基本控制芯片。制电机为Toyo 92BL-4015H1-LKB，额定功率400W，额定电压220VAC，额定速度1500rpm，额定转矩2.5Nm，额定电流2A。动机端子电压波形如图9所示，模拟中性点和滤波后的EMF后波形如图10所示。9和10显示了EMF开始时的端子电压使后部完全不堪重负。过低通滤波器后，可获得理想的后电动势和模拟的中性点波形。子位置信号。12显示了启动阶段电机相电流的波形。图中可以看出，三阶段启动方案可以很好地完成发动机的启动，并且波动很小且启动迅速。13是在未执行滤波器相移补偿并且已经执行滤波器相移补偿之后的定子电流的波形。图可知，在不进行补偿的情况下，相电流存在一个很强的峰值，转矩脉动必须很大。偿后，尖端被显着抑制，波形得到显着改善，可以有效消除转矩脉动。之，恒温阀芯可以看出，低通EMF反馈滤波方法与相位延迟补偿相结合可以准确地确定无传感器的无刷直流电动机转子的位置。阶段启动方法原理简洁，启动迅速，冲击小。些方法的组合可以在无传感器无刷直流电动机的控制中发挥重要作用，并且可以构成性能优异的无传感器无刷直流电动机控制系统。
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