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在无刷直流电机控制中,转子位置的检测至关重要。传统的无刷直流电机使用位置传感器检测转子位置,但是由于位置传感器带来的弊端日益明显,因此无位置传感器无刷直流电机控制方法被提出,并且国内外研究人员对此进行了详细、深入的研究。本论文围绕无位置传感器无刷直流电机中的转子位置检测方法进行了相关的研究和探讨。
首先,论文分析了无刷直流电机的基本结构和运行原理,构建了无刷直流电机的动态数学模型,为后续研究奠定了理论基础。
其次,论文对应用比较成熟的反电势过零检测法进行了研究,深入分析了它的基本原理和已有方法。针对直接反电势过零检测法无法满足高占空比控制和需要复杂的模拟比较电路等不足,详细分析了改进的直接反电势过零检测法的原理以及实现方法。该方法易于数字化方式实现。
针对目前反电势过零检测法存在复杂的移相电路、多阶滤波器和误差补偿等问题,在分析绕组平均端电压的基础上,论文研究了通过绕组平均线电压获取转子位置信息的方法并进行了详细的理论推导。该方法不需要检测绕组反电势和构建绕组中性点,从而省略了复杂的移相电路和移相逻辑,简化了系统的设计。论文通过实验平台验证了该方法的可行性和正确性。
最后,论文对扩展卡尔曼滤波算法在无刷直流电机转子速度和位置估计中的应用进行了研究,该方法可以连续的估计转子转度和位置。论文利用Matlab/Simulink对无刷直流电机控制系统的各个功能模块进行了仿真建模,对该估计算法进行仿真分析。仿真结果表明:转速和位置角估计波形符合理论分析。