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基于“线电压”的BLDCM无位置传感器控制
摘要：本文介绍了基于“线电压”的无位置传感器BLDCM控制方法，重点讨论了不同转速和负载下的优化控制策略。通过模拟和实验验证，该方法可以在精度、效率和稳定性方面取得良好的性能。
一、概述
无位置传感器的BLDCM控制是现代电动车、风电、自动化等领域中常见的控制技术。传统的无位置传感器控制方法主要基于反电动势或者Hall传感器输出的信号进行电机控制，但是这些方法在转速和负载变化时，容易出现控制误差，影响控制精度和效率。因此，提高无位置传感器BLDCM控制的效能一直是研究的热点和难点。
本文提出了一种基于“线电压”的无位置传感器BLDCM控制方法。该方法通过采集电机各相线电压的信息，结合电机特性建立数学模型，以实现BLDCM的无位置传感器确位置控制。在不同转速和负载下，我们采用了不同的控制策略，包括时序控制、电流控制和比例积分控制等方法，优化了控制效果。
二、基于“线电压”的无位置传感器BLDCM控制方法
2.1电机模型
采集BLDCM各相线电压信息是实现无位置传感器BLDCM控制的关键一步。我们利用电机的电学模型，建立了电机模型。电机模型如下式所示：
u_a=L_adi_a/dt+r_ai_a+e_a
u_b=L_bdi_b/dt+r_bi_b+e_b
u_c=L_cdi_c/dt+r_ci_c+e_c
其中，u_a、u_b和u_c为电机各相线电压；i_a、i_b和i_c为电机各相线电流；L_a、L_b和L_c为电机各相电感；r_a、r_b和r_c为电机各相电阻；e_a、e_b和e_c为电机各相反电动势。
2.2算法流程
(1)首先，采集电机各相线电压信息。
(2)利用电机模型计算电机各相电流i_a、i_b和i_c。
(3)根据电机特性和运动学模型，预测电机位置角θ。
(4)根据电机位置角θ，计算对应的电机各相电动势e_a、e_b和e_c。
(5)根据控制策略，计算合适的电机电流大小和时序。
(6)利用电子器件驱动电机，实现电机的精确控制。
2.3控制策略
(1)时序控制
时序控制是控制BLDCM旋转方向和转速的一种基本控制策略。采用正转和反转半周期切换的方式，即交错换相控制的方式，可以使BLDCM以不同的转速工作。时序控制可以根据具体情况，合理设定BLDCM各相电流及时序，以实现BLDCM的不同速度工作。
(2)电流控制
电流控制是BLDCM控制中非常重要的控制方法。通过控制电机各相之间的电流大小，可以实现对BLDCM转矩的精确控制，从而实现意图动作的精确控制。电流控制可采用开环控制和闭环控制两种方法。开环控制可以减小系统复杂度，但精度较低；闭环控制可以提高控制精度，但是环路稳定性可能会影响控制效果。
(3)PI控制
PI控制是一种常用的闭环控制方法。通过引入比例和积分两个参数，可以对系统状态进行准确控制。PI控制适用于复杂的控制系统，可提高系统运行效率和控制精度。
三、实验和结果分析
本文基于Matlab/Simulink软件进行模拟分析，并采用电机实验平台对基于“线电压”的无位置传感器BLDCM控制方法进行了实验验证。实验结果显示：在不同转速和负载下，本方法具有较高的控制精度和稳定性，可应用于电动车等领域的实际工程设备中。
四、结论
本文提出了基于“线电压”的无位置传感器BLDCM控制方法，将电机的各相线电压信息应用于BLDCM的无位置传感器控制中，解决了传统控制方法存在的一系列问题，提高了控制效率和精度。本方法实现了时序控制、电流控制和PI控制等复杂控制策略，可以适用于电动车、风电、自动化等领域的实际应用。