1、指導教師：指導教師：xxxxxxxx教授教授無位置傳感器無位置傳感器BLDC換相檢測方法研究換相檢測方法研究 班級：班級：xxxxxxxxxxxxxxxx 學生：學生：xxxxxxxxxx 學號：學號：xxxxxxxxxx武漢工程大學本科畢業設計（論文）電氣信息學院論文主體結構論文主體結構 緒緒 論論3 1 反電動勢法轉子位置檢測反電動勢法轉子位置檢測2 無位置傳感器無位置傳感器BLDC換相分析換相分析3 3 換相與轉矩脈動換相與轉矩脈動4基于基于Matlab/Simulink的仿真分析的仿真分析3 5 結結 論論61 緒論選題背景與意義選題背景與意義 無刷直流電動機（無刷直流電動機（BLDC

2、）之所以能夠自同步運行且具有良好的調）之所以能夠自同步運行且具有良好的調速性能，關鍵在于精準的轉子位置檢測，而轉子位置傳感器不僅增加了系速性能，關鍵在于精準的轉子位置檢測，而轉子位置傳感器不僅增加了系統的成本和復雜性，而且降低可靠性和抗干擾能力，因此無位置傳感器無統的成本和復雜性，而且降低可靠性和抗干擾能力，因此無位置傳感器無刷直流電機有更好的發展前景。刷直流電機有更好的發展前景。本文研究內容本文研究內容 本文主要研究無刷直流電機工作原理及其換相過程，深入探討反電本文主要研究無刷直流電機工作原理及其換相過程，深入探討反電勢過零檢測法，主要研究控制算法，分析轉子位置檢測誤差原因并提出勢過零檢測法

3、，主要研究控制算法，分析轉子位置檢測誤差原因并提出解決方案，分析換相與轉矩脈動的關系，最后在解決方案，分析換相與轉矩脈動的關系，最后在Simulink環境下建立基于環境下建立基于反電勢過零點檢測法的換相檢測模塊，并進行仿真。反電勢過零點檢測法的換相檢測模塊，并進行仿真。2 反電動勢法轉子位置檢測三相無刷直流電動機系統原理圖三相無刷直流電動機系統原理圖電機本體的電樞繞組為電機本體的電樞繞組為三相星形連接三相星形連接，控制電控制電路路對位置信號進行邏輯對位置信號進行邏輯變換后產生驅動信號，變換后產生驅動信號，驅動信號經驅動信號經驅動電路驅動電路隔隔離放大后控制離放大后控制逆變器逆變器的的功率開關管

4、，使電機的功率開關管，使電機的各相繞組按一定的順序各相繞組按一定的順序工作。工作。反電動勢波形反電動勢波形平頂寬為平頂寬為120 電角度的平頂波電角度的平頂波以以A、B相通電，相通電，C相斷電為例相斷電為例NccMccNbbMbbNaaMaauedtdiLriuuedtdiLriuuedtdiLriu000由于由于C相電流為相電流為0，則，則 ，由于，由于 ，且在，且在ec過零點處過零點處 ，可得中性點電壓，可得中性點電壓)(31000cbaNuuuuC相反電動勢過零檢測方程：相反電動勢過零檢測方程：)(3100000cbacNccuuuuuueNccueu0baii0cbaeee相電壓法檢測

5、反電動勢過零點相電壓法檢測反電動勢過零點ccbbaaueueue端電壓法檢測反電動勢過零點端電壓法檢測反電動勢過零點)(31)(31)(31000000000000cbacccbabbcbaaauuuueuuuueuuuue反電動勢過零檢測方程組：反電動勢過零檢測方程組：3 無位置傳感器無位置傳感器BLDC換相分析換相分析換相點的確定換相點的確定 檢測到反電動勢過檢測到反電動勢過零點后，再延遲零點后，再延遲30 電電角度即為無刷直流電角度即為無刷直流電動機的換相點。動機的換相點。換相分析換相分析滯后換相滯后換相超前換相超前換相延遲時間設置方法延遲時間設置方法 理想運行狀態下，過零點與換相點等間

6、隔理想運行狀態下，過零點與換相點等間隔分布，將延遲時間設置為上次過零點到本次過分布，將延遲時間設置為上次過零點到本次過零點時間的一半零點時間的一半2) 1()(kTktZZZC過零點分布不均時，間隔時間存在周期性規律過零點分布不均時，間隔時間存在周期性規律：)4() 1 (ZZZZTT) 5 () 2(ZZZZTT) 6 () 3 (ZZZZTT2) 3()(KTktZZZC當檢測到第當檢測到第k次過零點時，從第次過零點時，從第k次過零點到第次過零點到第k次換相點的延遲時間為：次換相點的延遲時間為：濾波的相移修正方法濾波的相移修正方法300檢測的反電動勢過零點從檢測的反電動勢過零點從m點移到點

7、移到m點。當反電動勢點。當反電動勢過零后，相位延遲角過零后，相位延遲角30Company Logo6030m點已經移相到換相點點已經移相到換相點n點或其右點或其右側，假設直流無刷電機的運行角側，假設直流無刷電機的運行角頻率頻率 ，則在，則在120 導通區間內，本導通區間內，本相電樞反電動勢大小為相電樞反電動勢大小為Ke 為電機常數）KKex(130下半橋上半橋) 130() 130(KKexcbacbacbacbaeeeUUUUUUeee111111111314 換相與轉矩脈動換相與轉矩脈動轉矩脈動：轉矩脈動： ；電磁轉矩：；電磁轉矩： %100minmaxNrTTTT)34(2tLEUIET

8、Mmsme5 基于基于Matlab/Simulink的仿真分析的仿真分析反電動勢過零檢測模塊圖反電動勢過零檢測模塊圖仿真結果仿真結果 每個上升沿和下降每個上升沿和下降沿均對應為該相的反電沿均對應為該相的反電動勢過零點，可以準確動勢過零點，可以準確檢測出換相點。檢測出換相點。6 總結總結 本文從理論方面對無位置傳感器無刷直流電機的換相技術本文從理論方面對無位置傳感器無刷直流電機的換相技術展開了較為全面的研究和探討，但限于知識結構、實踐以及研展開了較為全面的研究和探討，但限于知識結構、實踐以及研究的時間，還有很多問題沒有深入下去：究的時間，還有很多問題沒有深入下去：（1）由于主要研究控制算法這一部

9、分，所以對于無刷直流電機）由于主要研究控制算法這一部分，所以對于無刷直流電機 的硬件電路只有一個初步了解而未深入，倘若能實現位置的硬件電路只有一個初步了解而未深入，倘若能實現位置 檢測電路的集成化，不但能保證位置檢測的精度，也會更檢測電路的集成化，不但能保證位置檢測的精度，也會更 有利于大批量生產，故在這一方面還需做進一步研究。有利于大批量生產，故在這一方面還需做進一步研究。（2）本文所研究的換相算法并未達到最優，仿真模型這一部分）本文所研究的換相算法并未達到最優，仿真模型這一部分 也做得不夠細致，也沒很好的將理論與實踐結合在一起，也做得不夠細致，也沒很好的將理論與實踐結合在一起， 所以進一步優化換相的相關理論與實驗研究會成為下一步所以進一步優化換相的相關理論與實驗研究會成為下一步 的主要工作。的主要工作。致致 謝謝 在本文的撰寫過程中，得到了很多老師、同在本文的撰寫過程中，