无刷直流电机（BLDC）六步换向法

ops/2025/1/8 19:41:48/

文章目录

  • 1、三相BLDCM 基本结构
  • 2、三相BLDCM 数学模型
  • 3、有霍尔位置传感器直流无刷电机工作原理
  • 4、无位置传感器直流无刷电机工作原理
  • 5、速度检测
  • 6、六步换向双闭环模型仿真
    • 6.1 模型总览
    • 6.2 系统及参数设置
    • 6.3 六步换向模块
    • 6.4 仿真效果
  • 7、六步换向速度闭环PWM控制
  • 参考

BLDCM__1">1、三相BLDCM 基本结构

与直流有刷电机类似，直流无刷电机也主要由定子和转子组成，不过其具体构成略有不同，因此其数学模型与直流有刷电机相比也存在差异，下面分别对三相直流无刷电机的基本结构和数学模型进行详细分析。
直流无刷电机将有刷电机的机械式换向器替换为电子换相电路，因此电机内部结构与直流有刷电机不同。直流有刷电机定子为磁体，转子为线圈，而直流无刷电机转子为永磁体，定子为线圈绕组。其中定子部分由定子铁芯和定子绕组构成，转子由转子铁芯、永磁体、轴承和转轴组成。根据转子和定子构造的不同，可分为内转子型和外转子型如下图所示。内转子型转子永磁体在电机内部，容易平衡，转动惯量小，控制性能较好，容易实现高转速，但转矩一般较小；外转子型结构与内转子相反，线圈绕组在电机内部，转子永磁体在外部，直径大，力臂长，转动惯量大，但不易实现较高转速。
在这里插入图片描述
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我的原文在语雀写的，该图应该是一个动图的，后续我会开放地址。

BLDCM__8">2、三相BLDCM 数学模型

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3、有霍尔位置传感器直流无刷电机工作原理

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4、无位置传感器直流无刷电机工作原理

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无感FOC的开环切闭环运行
开环运行
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闭环运行
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5、速度检测

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6、六步换向双闭环模型仿真

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6.1 模型总览

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模型下载地址：无刷直流电机（BLDC）六步换向双闭环（速度、电流）控制simulink仿真模型

6.2 系统及参数设置

电机
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速度环PI
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电流环PI
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参考速度
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6.3 六步换向模块

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function [hu,lu,hv,lv,hw,lw] = Commutation(ha,hb,hc)
% Function to compute commutation signals based on the sector% Initializing variables
hu=0;
lu=0;
hv=0;
lv=0;
hw=0;
lw=0;% Determining the sector based on input signals ha, hb, and hc
state=ha*4+hb*2+hc;% Using switch-case for better readability and efficiency
switch statecase 5% state 5hu=1;lv=1;case 4% state 4hu=1;lw=1;case 6% state 6hv=1;lw=1;case 2% state 2lu=1;hv=1;case 3% state 3lu=1;hw=1;case 1% state 1lv=1;hw=1;
end
end

6.4 仿真效果

给定速度与反馈速度
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HALL信号
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相电流
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角度
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六步换向双闭环系统是通过调节受控源电压来实现调速，该模型可实现正反转切换。

7、六步换向速度闭环PWM控制

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使用HALL状态来生成开关序列
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使用转子位置生成开关序列
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这里使用MathWorks官方提供的仿真模型，下载地址：
https://github.com/mathworks/Design-motor-controllers-with-Simscape-Electrical
模型总览
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速度误差通过PI控制器得到占空比
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注意：第一运行模型会报错，最好将积分饱和下限改为0
根据转子位置判断扇区
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步换向逻辑
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里通过PWM的高低电平去切换开关序列，50%（0.5）的占空比为判断中值。
相电压波形
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相电流波形
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速度反馈及速度给定波形
在这里插入图片描述

参考

【1】张浩军. 无刷直流电机无位置传感器驱动系统研究与设计[D].华中科技大学,2022.DOI:10.27157/d.cnki.ghzku.2022.004467.
【2】鲜大帅. 三相BLDCM无位置传感器控制芯片研究与设计[D].西安科技大学,2022.DOI:10.27397/d.cnki.gxaku.2022.000851.
【3】BLDC方波控制双闭环Simulink仿真模型：
https://blog.csdn.net/m0_57458432/article/details/126321391?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522171238473916777224494970%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=171238473916777224494970&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2allfirst_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-9-126321391-null-null.142v100pc_search_result_base5&utm_term=%E5%85%AD%E6%AD%A5%E6%8D%A2%E5%90%91%20bldc%20simulink&spm=1018.2226.3001.4187
【4】【未来的动力】BLDC的六步法&PMSM的FOC法综合：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/449412789
【5】野火无刷直流STM32原理及实现
https://doc.embedfire.com/motor/motor_tutorial/zh/latest/basis_part/brushless_DC_motor.html#id7
【6】Six Step Commutation：
https://ww2.mathworks.cn/help/mcb/ref/sixstepcommutation.html
【7】BLDC电机控制（Mathworks网站）
https://ww2.mathworks.cn/discovery/bldc-motor-control.html
【8】Simulink —— BLDC基础及六步转速控制模型：
https://blog.csdn.net/zh471021698/article/details/104485757
【9】【电机控制算法】基于霍尔位置传感器(HALL)估算连续电角度（基于STM32F407+CubeMX+HAL）：
https://blog.csdn.net/csol1607408930/article/details/129410150
【10】DSP霍尔FOC 角度解析
https://www.cnblogs.com/bailongwei654321/p/15157322.html
【11】李蓬威. 采用开关霍尔的永磁同步电机矢量控制转子位置估计方法研究[D].重庆大学,2022.DOI:10.27670/d.cnki.gcqdu.2020.004116.
【12】左艺鸣. 基于霍尔位置传感器无刷直流电机控制系统研究[D].中国矿业大学,2021.DOI:10.27623/d.cnki.gzkyu.2020.002628.
【13】陈长青. 基于霍尔位置传感器及其偏差校正的PMSM矢量控制系统[D].哈尔滨工业大学,2022.DOI:10.27061/d.cnki.ghgdu.2021.003273.
【14】ADC-过零检测详解：
https://www.cnblogs.com/wchmcu/p/17815347.html


http://www.ppmy.cn/ops/147814.html

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