电动观光车永磁无刷直流电动机的控制

2015-07-06 15:40:04   来源:   评论:0   点击:   [收藏]

当转子的位置发生改变时,控制电路功率器件也会随之相应改变其不同触发状态,这样就可以实现电动观光车BLDC电机的运行。因此,准确地检测BLDC电机转子的位置,并且根据转子位置来及时地切换功率器件的触发组合状...
当转子的位置发生改变时,控制电路功率器件也会随之相应改变其不同触发状态,这样就可以实现电动观光车BLDC电机的运行。因此,准确地检测BLDC电机转子的位置,并且根据转子位置来及时地切换功率器件的触发组合状态,是控制BLDC电动机正常运行的一个关键性问题。
 
(1)BLDC电动机转子位置检测
 
①有转子位置传感器检测方法  在此方法中,转子位置传感器是永磁无刷直流电动机的关键部件,它对电动机转子位置进行检测,其输出信号经过控制器的逻辑变换后去控制开关管的通、断,使电动机定子各相绕组按顺序导通,保证电动机连续工作。
 
转子位置传感器是由固定在电动机定子或者端盖上的传感器本体和与直流无刷电动机同轴的信号转子组成。三相无刷直流电动机运转过程中,转子每转过60°电角度定子绕组导通状态就改变一次,转子位置传感器只需提供6个依次间隔60°的转子位置信息。
 
转子位置传感器的主要种类包括磁敏式、电磁式、光电式等。
 
以转子位置传感器检测转子位置使BLDC控制方法和控制电路比较简单,控制系统成本降低,得到了比较广泛的应用。然而,有转子位置传感器控制方法有其自身不可避免的许多缺点。
 
由于转子位置传感器的存在,使电动机结构变得复杂,增加了电动机成本和一定的安装以及接线的费用;电动机与控制部分的连接线增加,增添了一些潜在的故障因素,降低了系统的可靠性,且维修困难;若传感器损坏,还可能发生连锁反应引起逆变器等器件的损坏;传感器的安装精度对电动机的运行性能有较大的影响,相对增加了生产工艺的难度。在很多特殊应用场合,无法使用转子位置传感器检测转子位置。
 
②无转子位置传感器检测方法  为减少上述传感器问题,已有多种技术开发出来用于消除传感器,进而实现无传感器的转子位置检测。典型的无转子位置传感器检测方法主要有反电动势法、电感检测法、三次谐波检测法、扩展卡尔曼滤波法和人工神经网络法等。
 
反电动势法是通过检测电动机输出的反电动势来确定转子的位置,使电动机正确换相。现在的无传感器控制中,大部分使用的是这种方法。但是,依靠反电动势传感的技术在电动机旋转缓慢或静止时反电动势波形很弱或无法检测。
 
(2)电动观光车永磁无刷直流电动机的转速调节
 
由上述机械特性可知,要调节无刷直流电动机的转速,需改变直流电压Ud,考虑到实际决定永磁无刷直流电动机转速的是施加到同时导通的两相绕组间的线电压,可以在直流电源电压Ud一定的情况下,通过对逆变器的功率开关进行PWM控制,连续地调节施加到电机绕组的平均电压,从而实现转速调节,实际应用的电动观光车永磁无刷直流电动机大多采用这种方式,此时逆变器同时承担换相控制和PWM电压或电流调节两种功能。下图是永磁无刷直流电动机采用PWM反馈控制方式的闭环调速系统框图。
 
 
 
永磁无刷直流电动机的PWM调速系统
 
除了上述PWM方式外,由于永磁无刷直流电动机存在永久磁场,不能采用其他电动机的控制方法来控制磁通量来进行调速,而通常采用“弱磁调速”的技术,在不改变永磁场强度的条件下,来减少永久磁场的磁通量,实现对永磁无刷直流电动机高速运行时的转速和转矩的控制。PMSM电动机使用的许多控制技术(如场定向控制)同样适用于BLDC电动机。

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