ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｅｎ—
为省＿上位置传感器，文献［５］根据各相反电势随转子 位置改变的原理提出ｒ端电压检测法，把二相端电压经
低通滤波器延时９０。电角度，再经比较电路得出触发逻辑
１无刷直流电机的发展趋势
随着高陆能水磁捌料、微电子技术、自动控制技术和 电力电子技术特别是大功率半导体器件的快速发展，永 磁同步电机得到了迅速的发展，由于其调速性能优越． 且体积小。重量轻、效率高、转动惯量小、不存在励磁损耗 问题，用此在各个领域具确Ｊ１阔的应用前景。永磁同步 电机按其上作原理、驱动电流和控制方式的不同，可分为 具有正弦波反电势的永磁同步电机（ＰＭＳＭ）和具有梯形 波反电势的永磁同步电机，后者又称为尤剁直流电机
用于伺服系统中。但位置传感器的使用增加了电机的体
ｈｍｓｈｌｅｓｓ
ＤＣ
ｍｏｔｏｒ¨ｕｓ
积，且需要多根信号线，这给无刷直流电机的微型化带来
了困难，也增加了电机制造的Ｔ艺要求和成本．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｓｏｒｌｅｓｓ；ｔｏｒｑｕｅ ｔｉｐｐｌｅ；ｓｔａｒｔ
ｍｏｔｏｒ；ｒｏｔｏｒ
ｐｏｓｉｌｉｏｎ
４
动，该起动方式实现比较简单，但对切换时间要求较严，
当电机惯量不同或带一定负载起动时，切换时间需要渊
整．否则可能造成起动失败或电机反转现象，因此比较适
用于电机空载起动。文献［２１］采用了升频升压同步起动 方式，虽然能带一定的负载起动，但起动电路较为复杂； 怎样顺利切换也是个问题。文献［２２。深入分析了三段式 起动法的加速和切换过程中确保电机４ｉ失步的各自条 件，但在重载条件下，还是不能顺利完成起动过程。笔者 在实验系统的起动过程中，采取了固定换向频率，边加大
收槁Ｒ期：２０００
０２—２８
法需在二极管上并列检测电路，这对于集成的功率器件
无刷直流电机控制技术综述
１ｌ
万方数据
很难实现；并且二饭管的导通时划并不是绕组反电势的 真正过零时刻，要消除这曝差也还得另加补偿电路； 文献！ｌＯ提出了一种检测转子位置的新方法，在永 磁转于的表而粘９１Ｉｆｌ一些非磁性的导电材料，利用定卡绕 组高频开戈丁竹ｊ时非磁性材料上的涡流放Ｊ＿｜』，使开路拥 电压的大小随转于位置角而变化，从而可通过检测开路 梢电压来判断转子位置．此方法不依靠反电势，因此能保 汪电机在低速时可靠地运行和顺利地起动。但此力法需 特殊的电机，对电机的制造上艺有很大的要求。
的无刷直流电机的重要问题。，目前一般的片法是，先采
用他控式使电机加速．然后再切换到自控同步方式。文 献［１９］提出了控制相电流与起动曲线相对应的起动方 法．但对于不同的负载有不同的起动曲线，冈此该办法适 用于固定负载的场台：文献、２０ｊ提出了预定位方法起
４转矩脉动的抑制
伺服系统的控制关键是对转矩的控制，但由于各种 味出引起的转矩脉动问题严重影响了无刷直流电机在交 流ｆ＿Ｊ服系统中的应用，尤其在直接驱动应用的场合，转矩 脉动使电机速度控制特性极度恶化因而，抑制转矩脉 动成为提高伺服系统性能的关键。引起转矩脉动的原因 主要有以下儿个方面。
１Ｐｓ、Ｉ）ｒｉ～ｅ
ｆｉ，『Ｂｒｎｓｈｌｅｓｓ ＤＣ
Ｍｏｔｏ Ｊ『［Ｃ］ＩＥＥＥ—ＩＡＳ Ｃｏｎｆ
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ｊ９９０．４４３牡７ 拥晟，戴匕君无位置传感器的尢刷直流电动饥新控制方法的 研究［Ｊ］微特电机．１９９９，（５）：８～１０ １】Ｊ趔剑锋．剧渡无刷直流方涟电机两种调压力，ｅ的比较’Ｃ第 血屙中田交流电机蒯速ｆ々动学术议ｉ＾史集．１９９７：２１６—２２１；
１齿槽效应和磁通畸变引起的转矩脉动 齿槽效应和磁通畸变与电机的制造有关，由此引起
的转矩脉动文献［１３ Ｊ进行了详细的分析。抑制的办法除 了从电机设计的角度进行改善外．文献［１５］提出了瞬态 转矩控制法，其实质是转矩闭环榨制，该方法不仅能控制 电机的平均转矩，也能抟！制电机的瞬态转矩，较好地抑制
１２
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１９８９．２５（３）：４４１
１４ Ｐｉｌｈｔ、Ｐ．Ｋｒｉｓｈｍａｎ １ｅｓｓ ＤＵ ２０８ １５ Ｊ Ｍｏｌｏｒ
器的无刷直流电机应用到需要高精度、高陛能伺服系统
Ｊ，磁通畸变和干扰带来的转矩脉动。
４
２谐波引起的转矩脉动 文献［１４ｊ对无刷直流电机的转矩特性进行了深人的
研究．分析了谐波引起的转矩脉动、在无刷南＿流电机中． 理想条件Ｆ，同次的磁链谐波与电流谐波（３倍谐波除 外］相互作用产生恒定的转矩，不『叫次衔渡之间是不产生 转矩的，但在实际隋况Ｆ，由于电机的电感限制了电流 的变化率，使得输人定子绕组的电流不ａ，能足矩形波．而 往往是梯形波。而且，磁链波形的水平披顶也会小于理 想时的１２０。，使得不蚓次的磁链谐波与电流谐波之Ｉ叫产 生了脉动转矩
中图分类号：ＴＭ３３
文献标识码：Ａ
感器既笨重叉复杂，所以在方波电机中甲已被淘汰磁 敏式霍尔位置传感器由于体积小，简单町靠的特点而被
ｉｈ（、 ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｍｄｕｅｅｄ
ｓｔａｒｔ ｈｅｒｏ ｉｎ
文章编号：１００４—７０１８（２００２）０３一帅１１一０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ ｈｒａｓｈｌｆ｜、ｓｓ ＤＣ ｌ＇ｈｅ ｍｒｔｈｅｆｔｓ ｏｆ
高性能的调速系统．尤其是速度伺服系统．需要有一
适合于系统的控制策略，即速度调节器。大部分系统采 用Ｊ’数字Ｐ１Ｄ渊节器，但这对交流伺服系统有一定的局 限性。文献【１２］采用ＰＩＤ控制与模糊控制相结合的 Ｆｕｚｚｙ—ＰＩＤ控制对速度环进行控制．取得ｒ良好的效果， 使系统具有Ｆｕｚｚｙ和ＰＩＤ控制的双重优点，且在不同的负 载Ｆ具有较强的鲁棒ｒ主：无刷直流电机是一个多变量、 非线性、强耦台的对象，因此利用模糊控制、神经网络控
（ＢＬＤＣＭ），Ｂ Ｊ．ＤＣＭ和ＰＭＳＭ相比，具有驯显的优越性，
信号但该方法存在着低通滤波器在电机低速时延对ｌ；
足９０。电角度的情况，导致触发信号提前切换，对电机电 流、转矩产生较大的影响，严重时苠至会引起电机失步：
凶此，文献［６ｊ在此基础上经行补充，低速时，采取三相端 电』玉两两比较直接得出触发逻辑信号的方法，在整个运
其技术优势在许多场合取代着其它种类的电动机一 ２转子位置检测及触发状态切换的实现
无刷直流电机的运行是通过逆变器功率器件随转子的不同Leabharlann 置相应地改变其不同的触发组合状态来实现
的，幽此准确检测转子的位置并根据转子ｆ口置准时切换 功率器件的触发组合状态是控制无刷直流电机正常运行 的关键。
用位置传感器来作为转子的位置检测装置是最直接
综
述
无刷直流电机控制技术综述
郑吉，王学普
，．＿Ｈ二』、璺卅江｛亢州Ｉ
３１００２７
Ｔｈｅ Ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ＺＨＥＮＧ＾，ＷＡＮＧ Ｘｕｅ—ｐｕ
Ｍｏｔｏｒ
（Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）
然后用软件延迟１／１２周期的时间再切换触发信号但 由于凸极电机中电枢反应和检测电路滤波器的影响会导
致电机超前或滞后换流．因此文献［８ｊ对此进行ｒ修正， 并取得了良好的效果。 “端电压检测法”虽能完成转子化置的检测，但由于 绕组的反电势正比于转子的转速，【封此，在低速时就很难 俭测到反电势而会导致电机失步。 文献［９］提出了通过检测与功率器件反并联的二板 管的导通与否来判断绕组反电势的过零点，这种方法在 低速时也能检测到二极管的导通，使电机能在低速下正 常运行且有利于顺利完成启动过程。但是，这种检测方
５无刷直流电机的起动
对于有位置传感器的无刷直流电机来说，顺利起动 是不存在什么问题的。但对于靠反电势进行位置检测的 无位置传感器的无刷直流电机来蜕，由于静止时小产牛 反电势，从而使得怎样顺利起动成了控制无位置传感器
但仅仪对速度的控制是远远满足不了伺服系统的要
求的．要提高系统的性能，必须对电机的转矩进行控制。
流反馈控制换向转矩脉动产生的基础ｒ，结合文献［１６ｊ
一１７：控制力法的优点，提出了用带ＰＷＭ控制的重叠换 相法束抑制电机高速段换向引起的转矩脉动，仿真和实 验结果都表明，非换向电流在４ｉ同的速度段都得到ｒ拧 制，脉动较小，换向性能较高。
制、专家系统等具有自学习、自适Ｊ坂白组织功能的智能
控制来进行对无刷直流电机的控制是一种确效的手段． 这也足高性能伺服系统发展的趋势。
ｒｏｔｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ
，泛应用。光电式如光电码盘吲高精度的特点而广泛应
ｔｈｉｓ ｍｅｌｈｏｄｓ ｏｆ
ｔｒｉｏｔｏｒ．ｖａｒｉｏｕｓ
ｒｅａｓｏｎ
ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｔｒａｔｅｇｙ ｗａｓ
ｐａｐｅｒ．ａｎｄ ｔｈｅ
‘ｅｎｓｏｒｌｅｓｓ
ｆｏｒ
ｔｎｒｑｕｅ
ｒｉｐｐｌｅ ａｎｄ ｔｉｌｅ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｓｅｄ
４．３相电流换向引起的转矩脉动 文献ｌ １６］对电机各速度段的相电流换向引起的转矩 脉动作丁详细的理论分析和仿真，并提出了用滞环控制 和ＰＷＭ控制来抑制电机低速段的转矩脉动的方法，实验
中也取得效果，但没有对电机高速段的转矩脉动提出相 应的办法。为此，文献［１ ７］提到了ＰＷＭ控制摹础上提
高电压源电压的方法，对于电压达不到足够高的情况，作 者提出了用重叠换向法来抑制电机高速段的转矩脉动． 虽然简译但效果并不理想；在此基础上．作者进一步采用 了带ＰｗＭ控制的１８００导通的方法，通过仿真得到频率与 占空比最佳配合的ＰＷＭ信号用于控制，该方法对电机高 速段相电流换向引起的转矩脉动起到了很好的抑制作 用。文献‘１８］在分析直流侧电流反馈控制和交流侧电
３速度调节的实现方法及控制策略