无刷直流电机无位置传感器控制算法的设计与实现

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近年来,无刷直流电机无位置传感器控制凭借其诸多优点,在生活、生产中的应用越来越广泛。在诸如电动工具的生产领域,存在着无刷直流电机无位置传感器控制下无反转、快速、平滑起动的实际需求,电感法起动凭借着其能闭环起动运行的特点,被广泛应用于该场景下的起动控制,然而传统电感法起动存在着定位时间长的缺点,影响了电机的起动时间和加速性能。因此,为了获得更好的起动控制效果,更满足实际生产需求,优化设计电感法起动控制系统具有重大意义。针对传统电感法存在的缺点,本文基于凸极式电机的凸极效应和磁路饱和效应,分别从起动过程的加速阶段和预定位阶段来设计起动控制策略。首先基于凸极式电机的凸极效应,采用1次检测脉冲电压注入,通过电压纹波的变化间接反映转子位置变化,通过减少检测脉冲数的方式缩短了加速阶段的定位时间,改善了电感法起动的加速性能。其次结合磁路饱和效应,将加速阶段的优化设计延伸至预定位阶段,在检测精度达到30°电角度区间的基础上,将检测脉冲数优化至5个,通过减少预定位检测脉冲数的方式缩短了预定位时间,减少了电机起动时间。本文基于Matlab数学软件对改进后的算法进行了仿真分析,证实了改进算法的合理性与可行性。最后设计了无刷直流电机无感起动控制系统硬件框架,分析了起动控制系统的核心算法,完成了改良起动控制系统的软硬件设计与实现,并搭建实验平台,利用技术指标分别对改进前后方法进行测试和对比分析。测试结果表明:新型电感法起动预定位时间仅需1ms,加速阶段的定位时间仅需0.2ms,满足了设计指标提出的要求。
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