无刷无感直流电机启动算法研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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文 献 综 述

1. 前言

在当今各国政府力推节能环保政策的大环境下,整个世界己经步入了电动时代,电机控制技术作为电动交通工具的一种核心技术,己经成为了企业和高校共同的研究重点。传统有刷直流电机由于具有优良的性能,在各个行业中都得到了广泛的应用,在电力拖动领域,不论是作为功率变换还是执行运动命令的应用中,都获得了无可争辩的优势和地位。传统有刷直流电机之所以具有优良的工作性能,主要原因是由于它存在电刷和整流子构成的换向器,实现电机电刷内外电流间的平滑变换与调控,即把直流电通过换向器转换逆变成电枢绕组上的交流电,从而完成电能向机械能的转换。也正是由于电刷和换向器之间的高速滑动中导电,才导致直流电机有着一系列的致命缺点,如接触不可靠、故障多、寿命短、需要经常保养维护、换向时电刷产生火花对邻近的无线电设备造成干扰等。但是,随着控制理论、电力电子器件与电力电子技术等多方面的发展使得直流电机向无刷化转换,以电子换向器替代传统电刷的无刷直流电机也随之产生。

2. 研究现状

无刷直流电机的设计思想来源于利用电子开关电路代替有刷直流电机的机械换向器。20世纪20年代,就有学者开始研制采用电子元器件换相的无刷直流电机,但受到当时电子器件发展水平的限制,研制出的电机可靠性差、效率低下,无法实用推广。1955年,美国的HarrisonDB和RyeNY首次申请了用晶体管换相线路代替电机机械电刷换向装置的专利,这就是现代无刷直流电机的雏形,但由于电机尚无启动转矩而不能产品化。1962年,科研人员研制成功借助霍尔元件实现电子换相的无刷直流电机,从而无刷直流电机由实验室阶段走向了产品化。20世纪70年代初期,随着比霍尔元件灵敏度高千倍左右的磁敏二极管的研制成功,出现了借助磁敏二极管实现换相的无刷直流电机。1978年,原联邦德国Mannesmann公司的Indramat分部在汉诺威贸易展览会上正式推出MAC无刷直流电机及其驱动系统,这标志着无刷直流电机真正进入广泛应用阶段。

关于无位置传感器的这些控制方法,国内外的研究人员进行了大量研究工作,提出了多种位置信号检测方法并提出了许多实用方案,20世纪80年代末90年代初,电机转子位置方法向着多元化发展,Lin等提出了用相电流来检测转子位置的方法,1990年ogasawalta提出了续流二极管法,1992年MatsLli等提出了根据电流和电压瞬态方程来检测转子位置的方法。所有这些方法的发展都将推动无刷直流电机向着更成熟的方向发展。目前依据检测原理的不同,它的控制方法主要有以下方法:反电动势法、电流法、磁链法、状态观测器法和人工智能方法。前三种方法的研究相对比较成熟,且已得到了一定范围的应用;而智能控制的方法还有待于进一步的开发。

3. 原理及实现

无刷直流电动机的工作原理:

对于有着三相绕组的无刷直流电动机其绕组的连接方式包括三相星型连接和三相

三角形连接,而三相星型连接又包括两种运行方式,即三相半控电路方式和三相全控

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