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1、永磁无刷伺服电机无传感器位置估计方法综述陈渊睿1,吴 捷1,张 宙2(1.华南理工大学电力学院,广州510640;2.香港理工大学,香港九龙)ReviewonPositionEstimationMethodstoPermanentMagnetBrushlessServoMotorsCHENYuanrui,WUJie,ZHANGZhou112(1.SouthChinaUniv.ofTech.,Guangzhou510640,China;2.HongKongPolyU,KowloonHongKong,China) 摘 要: 永磁无刷伺服电机的换相和控制都需要准确的转子位置信息,然而位置传
2、感器有其难以克服的缺点。文章综述了各种电机的一些位置估计方法,分析了其优缺点,这些方法在很大程度上可取代位置传感器。最后对将来的位置估计方法发展方向作了展望。关键词: 永磁无刷伺服电机;位置估计方法;综述中图分类号:TM383.4文献标识码:A文章编号:1004-7018(2000)04-0003-05———————————————————————————————————————————————Abstract: Theexactrotorpositionisrequiredwhileapermanentmagnetbrushlessservomotor(PMBSM)is.Howere
3、,positionsensorsundercommutationandcontrol.Thispaperreviewedthepositionhavesomefataldefectsestimationmethodsofvariousmotorsandanalyzedtheir.Byusingthesemethods,advantagesanddisadvantagespositionsensorscanbeeliminatedtoagreatextent.Attheendaforecastonpositionextimationtechniqueinthefutureispresen
4、ted.Keywords: PMBSM;positionestimationmethods;review逆变器发出准确的控制信号,使电机能持续运行下去。传统的获取转子位置信息的方法是采用电子式或机电式位置传感器直接测量,如霍尔效应器件(HED)、光学编码器、旋转变压器等。然而,这些传感器有的分辨率低或运行特性不好,有的对环境条件很敏感,如振动、潮湿和温度变化都会使性能下降,使得整个传动系统的可靠性难以得到保证。传感器还大大增加了电气连接线数目,给抗干扰设计带来一定困难。在精确的位置伺服系统中,位置传感器也占了整个系统成本的一大部分;有些传动系统由于空间有限,没有安装传感器的余地。由于传
5、感器有上述诸多缺点,近十多年来,关于消除位置或速度传感器的设想引起了广大研究人员的极大兴趣,并已有许多实用方案。———————————————————————————————————————————————然而各种方案都有其优缺点,并不适用于所有电机。因此有必要对它们进行分类总结,这对于我们研究新方法并将其应用于实践都有指导意义。1前 言永磁无刷伺服电机主要有两大类:永磁无刷直流电机(BLDC)和永磁交流同步电机(PMSM)[1-2]。两者的区别在于:BLDC的绕组一般为集中式的,绕组反电动势为梯形波;PMSM的绕组为分布式的,绕组反电动势为正弦波。电机要正常运行,就必须对其施以合适的
6、电压或电流。由于电机是无刷的,它无法自动换相,因此需要设法获取转子的位置信息,再根据这个信息来给PWM收稿日期:19991227本项目得到香港理工大学A-PB26研究基金资助2BLDC位置估计方法BLDC的位置估计相对来说较易获得,因为只需要估计出换相时刻的转子位置。对于三相绕组的电机,在一个电周期内只要估计六个时刻,相邻两时刻转子位置相差60°电角度。常用的方法有反电势法、定子三次谐波法、电流通路监视法等。2.1反电势法对于稳态运行的电机来说,反电势法是最简单最实用的方法。其原理为:BLDC在任何时刻其三相绕组只有两相导通,每相绕组正反向分别导通120°电角度,如图1所示。通过测量三
7、相绕组端子及3———————————————————————————————————————————————?1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.中性点相对于直流母线负端(或正端)的电位vA、vB、VC和VN,当某端点电位与中性点电位相等时,如vA=vN=vdc??2,则此时刻该相绕组反电势过零,再过30°电角度就必须对功率器件进行换相。据此可设计一过零检测
