无刷直流电机无位置传感器控制系统仿真研究

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1、DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．07．005无刷直流电机无位置传感器控制系统仿真研究朱勇，冯开平(广东工业大学机电工程学院，广东广州510000)摘要：通过分析无刷直流电动机数学模型，利用Matlab／Simulink对无刷直流电机无位置传感器控制系统进行了建模和仿真。分别用Simulink库中自带的电机模型，反电动势过零点检测法、速度PI控制和电流滞环PWM控制方式对系统仿真，使系统更直观、简化，更加贴近实际控制系统，为无刷直流电机无位置传感控制系统的设计与调试提供了

2、新的方法。仿真结果得到的三相行电流波形和反电动势波形与理论分析得到的波形一致，验证了该无位置传感器控制系统的正确性。关键词：无刷直流电机；无位置传感器；反电势过零点检测；Simulink中图分类号：TM33文献标识码：A文章编号：1009—9492(2013)07—0019—05TheSimulationandResearchofSensorlessControlSystemf0rBrushlessDCmotorZHUYong，FENGKai—ping(GuangdongUniversityofTechn

3、ology，Guangzhou510000，China)Abstract：Throughtheanalysisofthemathematicalmodelofbrushlessdcmotor，usingMatlab／Simulinkforbrushlessdcmotorwithoutpositionsensorcontrolsystemmodelingandsimulation．UsingSimulinklibraryrespectivelywithmotormodel，counterelectromot

4、iveforcezeromethod，speedPIcontrolandcurrenthysteresisPWMcontrolmodeofsystemsimulation，andmakesthesystemmoreintuitive，simplified，moreclosetotheactualcontrolsystemforbrushlessdcmotorwithoutpositionsensorcontrolsystemdesignanddebuggingprovidesanewmethod．Simu

5、lationresultsobtainedthreephaselinecurrentwaveformandbackemfwaveforInandtheoreticalanalysisofthewavegetconsistent，verifythesensorlesscontrolsystemaccuracy．Keywor~：brushlessDCmotor；sensorless；backEMFzerocrossingdetector；SimulinkO引言电机转速检测模型上，本文根据反电动势端电压无刷直流

6、电动机在中小功率传动场合应用日过零点检测法的原理搭建一种转速检测的新方益普及，但需要安装传感器检测转子位置信号，法，它模拟了实际控制系统中软件计算转速的方这样增加了既电机的体积、成本又降低了电机的法，使仿真系统对实际无刷直流电机无位置传感可靠性，维护不方便，因此发展无位置传感器技器控制系统的研究更有参考价值。术已经成为迫切需要。而建立无刷直流电机无位1无刷直流电机数学模型置传感器控制系统的仿真模型，能有效的缩短控为简化无刷直流电机模型的建立与分析，需制系统研发和调试的周期。要对模型进行如下假设】：基于Ma

7、tlab的BLDCM仿真研究逐渐成熟，本(1)定子绕组为60。相带整距集中绕组星形连文采用Matlab中SimPowSystems元件库中自带的接；BLDC模型，比查表法s函数法[21等电机本体建模(2)忽略齿槽效应，绕组均匀分布；方便，精确了很多，克服了文献[31建模方法中存在(3)忽略磁路饱和，不计涡流和磁带损耗；的不足；同时为了提高控制系统的控制精度，没(4)不考虑电枢反应气隙，磁场为近似均匀有选择控制母线电压而是采用速度PI控制和电流分的矩形波，波形平顶宽度为120。电角度；滞环PWM控制方式对电

8、机三相电压直接控制；在(5)转子上的绕组永磁体不起阻尼作用。收稿日期：2013一O1—15匪曩霾一、工业自动化机运行中的各种参数如电压值、电流值等能够测量到的物理量来间接地估计转子的位置。目前位oRjL~d+II(1，置估计方法主要有反电动势检测法、续流二极管电流检测法和磁链观测器法等，目前使用最为广泛的是反电动势法。这种方法在无刷直流电动机正常运行时，忽略电动机电枢的反应，通过检测关断相反电动势的过零点来获得永磁转子的关键位