正弦波无刷直流电机的新型转子位置检测方法.pdf

_______________________________________________________________________________ 学科类别：470 正弦波无刷直流电机的新型转子位置检测方法 邹继斌 徐永向 于成龙 （哈尔滨工业大学电气工程系， 黑龙江 哈尔滨 150001 ） 摘要：针对现有的正弦波无刷直流电机转子位置检测方法，本文提出了一种以单个锁定型霍尔 元件实现的宽转速范围正弦波无刷直流电机转子位置检测方法，并详细分析了转子位置信号转换与 补偿的方法，同时对该位置检测方法的静态误差和动态过程中给定电压谐波进行了分析。该方法用 于30,000r/min 的高速同步电机驱动，实现了高速电机的准正弦波驱动的稳速控制。理论分析和实验 结果表明，该方法具有很宽的检测范围和高的检测精度，很适合稳速控制。 关键词：正弦波无刷直流电机，转子位置检测，转速范围，稳速 A Novel Detecting Method of the Rotor Position of PMSM Zou Jibin Xu Yongxiang Yu Chenglong (Department of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) ABSTRACT ：This paper presents a novel method using one latched Hall IC to detect the rotor position of PMSM in wide speed range to overcome the limitation of other recent detecting methods. The conversion and compensation of the rotor position signal are analyzed in detail. The steady precision and the harmonics of three-phase reference voltages in dynamic state are analyzed. Speed-stabilization control of a 30,000 r/min PMSM is achieved with this method. The theoretical analysis and experimental results show that this method has the wide detecting range and the high precision. So the method is especially suitable for speed-stabilization control. KEY WORDS ：PMSM, detection of the rotor position, speed range, speed-stabilization 1 引言 正弦波驱动无刷直流电机具有效率高、转矩波动小、噪音低、运行可靠、控制特性良好等优点， 近年来发展很快。传统的正弦波无刷直流电机需要专门转子位置传感器如旋转变压器、光电编码器 来产生正弦波参考信号。这些传感器价格昂贵，而且安装调试复杂。无位置传感是一种比较好的策 略，常用的正弦波无刷直流电机转子位置估计方法有：卡尔曼滤波法、假想坐标法、磁链法、电感 法。但这些转子位置估计方法算法复杂、计算量大，需要高速运算处理器，成本也较大。 本文提出了一种新型的宽转速范围的正弦波无刷直流电机转子位置检测方法，在超前定子某相 绕组轴线 90o 电角度位置加一个锁定型霍尔。经过适当处理，从中可以同时提取出转子位置信号和 速度信号，并产生正弦波参考电压信号。将该方法用于稳速系统中，在稳速时，检测的转子位置信 号误差很小。 对于高速无刷直流电机要求转子有足够的机械强度和刚度，转轴尽可能设计得短一些，以提高 其刚度。如果在高速电机的转轴上安装位置传感器，无论从电机结构上考虑还是传感器的装配与调 试都有较大的难度。而