無刷直流電機無位置傳感器起動控制與逆變器故障診斷研究.pdf

1、無刷直流電機具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、調(diào)速性能好、運行效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。本文對無刷直流電機無位置傳感器起動控制技術(shù)、驅(qū)動系統(tǒng)逆變器開路故障診斷方法，以及無刷直流電機在電動自行車中的應(yīng)用等進行了深入研究，主要成果如下：
　?。?）提出一種轉(zhuǎn)子初始位置檢測方法。分析了無刷直流電機在施加電壓矢量過程中，電流、電壓、電感等參數(shù)的變化規(guī)律，建立了非導(dǎo)通相端電壓變化趨勢與導(dǎo)通相繞組電感比值、導(dǎo)通相繞組電感比值與

2、轉(zhuǎn)子初始位置之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上提出了一種向電樞繞組施加三個電壓矢量，分別檢測各電壓矢量下非導(dǎo)通相端電壓的變化趨勢，將轉(zhuǎn)子初始位置估計在60°范圍內(nèi)的方法。當(dāng)轉(zhuǎn)子位于臨界扇區(qū)時，結(jié)合轉(zhuǎn)子所需的運動方向判斷其所在扇區(qū)。實驗結(jié)果驗證了該方法的有效性。
　?。?）針對無位置傳感器無刷直流電機起動性能易受負(fù)載影響的問題，提出了一種基于直接反電勢的閉環(huán)起動方法。分析了加速過程中依據(jù)非導(dǎo)通相端電壓進行換相的原理，提出了換相點端電壓閾值的確定

3、方法。加速過程中，在PWM周期中的ON時刻采樣非導(dǎo)通相端電壓，并與設(shè)定的閾值進行比較來確定換相點；自同步運行狀態(tài)下，通過非導(dǎo)通相反電勢過零點延遲30°來確定換相點。該方法實現(xiàn)了電機起動過程中位置的閉環(huán)控制，在變負(fù)載條件下均能順利起動。實驗結(jié)果表明了所提方法的有效性。
　?。?）針對H-PWM_L-ON和H-ON_L-PWM兩種調(diào)制方式下的無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)逆變器的開路故障，提出了一種在線診斷方法。通過分析逆變器在正常工作與開路故

4、障兩種狀態(tài)下導(dǎo)通相繞組的線電壓，將PWM周期內(nèi)ON與OFF時的線電壓差值作為故障檢測的特征量，綜合相鄰兩個工作模式下的故障狀態(tài)定位出具體的開路功率管。利用AD分時復(fù)用策略，實現(xiàn)低成本的線電壓差估計。最大診斷時間為1個電周期。該方法采用電壓型特征量，診斷結(jié)果不受開環(huán)、閉環(huán)控制等策略的影響。實驗結(jié)果表明了所提方法的有效性。
　?。?）研究了無刷直流電機在電動自行車中的應(yīng)用。為提高電動自行車用無刷直流電機控制系統(tǒng)無位置傳感器控制性能、降