光伏水泵用无位置传感器直流无刷电机的控制技术研究
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摘要
本文在具体分析了“虚拟中性点法”的实现方法的情况下，采用具体硬件
电路实现了对直流无刷电机绕组反电势过零点的检测，并考虑了如何将过零点
检测电路应用在各种电压等级的直流无刷电机上，实现了无位置传感器直流无
刷电机的准确换相。
本课题所研制的光伏水泵系统采用无位置传感器的直流无刷永磁电机作为
容积泵的驱动电机，系统选用MicroChip公司所生产的PIC16F877作为光伏水
泵系统的主控芯片，并设计了系统的软硬件。系统中采用三个独立通道分别检
测无刷电机三相绕组的反电势的各自过零点，同时在软件中采用数字滤波以消
除其它噪声干扰，使检测电路检测到的反电势过零点更加准确可靠，实现了对
五位置传感器直流无刷电机的数字控制。在本文中还具体的论述了CVT及
MPPT在光伏水泵系统中的实现方法，并编制了相应的软件。
实验样机经实验测定，能够实现直流无刷电机的准确换相，电机运行稳定。
在论文结尾分析了本系统有待改善的地方。
This paper analyses the realization of "neutral simulator", then use circuit to measure the "across the zero point". This paper also thinks over how to use the circuit in high voltage sensorless Bldc motor, use the circuit to realize the precision changing of coil.
The Photovoltaic pumps system select the sensorless Bldc motor to drive the pump. We also select the microchip PIC16F877 made by Microchip Co.Ltd as a control chip to realize micro-computer control. This system use three separate channel to find out the "across the zero point" of each back-EMF. The program use digital filter to wipe off the PWM interferences and the commutating interferences. In this paper we discuss how to realize the CVT or MPPT in Photovoltaic pumps system, and program the software.
The results of the experiment show that this system ,which is made on the base of the theory above, can control the sensorless Bldc motor to complete the exact commutation. The system presents good static and dynamic performance. The drawback of the system is show in the end. We also give some advice for improvement.
电路实现了对直流无刷电机绕组反电势过零点的检测，并考虑了如何将过零点
检测电路应用在各种电压等级的直流无刷电机上，实现了无位置传感器直流无
刷电机的准确换相。
本课题所研制的光伏水泵系统采用无位置传感器的直流无刷永磁电机作为
容积泵的驱动电机，系统选用MicroChip公司所生产的PIC16F877作为光伏水
泵系统的主控芯片，并设计了系统的软硬件。系统中采用三个独立通道分别检
测无刷电机三相绕组的反电势的各自过零点，同时在软件中采用数字滤波以消
除其它噪声干扰，使检测电路检测到的反电势过零点更加准确可靠，实现了对
五位置传感器直流无刷电机的数字控制。在本文中还具体的论述了CVT及
MPPT在光伏水泵系统中的实现方法，并编制了相应的软件。
实验样机经实验测定，能够实现直流无刷电机的准确换相，电机运行稳定。
在论文结尾分析了本系统有待改善的地方。
This paper analyses the realization of "neutral simulator", then use circuit to measure the "across the zero point". This paper also thinks over how to use the circuit in high voltage sensorless Bldc motor, use the circuit to realize the precision changing of coil.
The Photovoltaic pumps system select the sensorless Bldc motor to drive the pump. We also select the microchip PIC16F877 made by Microchip Co.Ltd as a control chip to realize micro-computer control. This system use three separate channel to find out the "across the zero point" of each back-EMF. The program use digital filter to wipe off the PWM interferences and the commutating interferences. In this paper we discuss how to realize the CVT or MPPT in Photovoltaic pumps system, and program the software.
The results of the experiment show that this system ,which is made on the base of the theory above, can control the sensorless Bldc motor to complete the exact commutation. The system presents good static and dynamic performance. The drawback of the system is show in the end. We also give some advice for improvement.
引文
[1] 余世杰 何慧若 沈玉樑等《经济效益和环境效益的结合——光伏水泵系统》 合肥工业大学学报(自然科学版)2000．2
[2] 张琛 《直流无刷电动机原理及应用》 机械工业出版社，1999
[3] Microchip Technology Inc．著，刘和平等译 《PIC16F87X数据手册》北京航空航天大学出版社，2001
[4] 武锋《PIC系列单片机的开发应用技术》北京航空航天大学出版社，1998
[5] 王有绪等 《PIC系列单片机接口技术及应用系统设计》 北京航空航天大学出版社，2000
[6] 钱健 王维亚《无刷直流电机模型的建立及控制系统仿真研究》广西大学学报，1995．3
[7] 贾光辉 李建国《无刷直流电机稳速系统的暂态性能分析》电力电子技术，1996．2
[8] 郝晓辉 刘昌旭《无传感器无刷直流电机的自适应闭环调速系统》微电机，1996．3
[9] 曾捷 刘文 沈建新《微机控制的无位置传感器无刷直流电机驱动系统》西安交通大学学报，1996．3
[10] 洪南生 吴汉光 《永磁无刷直流电机控制系统》 微电机，1997，1
[11] 廖育武 李永东 《无刷直流电机控制系统仿真及实验研究》 机床电器，1997．6
[12] 苏开才 刘勇 何鸿肃 《永磁无刷直流电机驱动系统的动态模型》 华南理工大学学报(自然科学版)，1998．5
[13] 赵虎 叶朝斌 《无刷直流电机无传感器PWM智能控制器ML4428及其应用》 国外电子元器件，1998．5
[14] 郝晓辉 刘昌旭 《无位置检测器无刷直流电机自寻最佳点切换》 微电机，1998．1
[15] 李天阳 刘卫国 李声晋 《无位置传感器无刷直流电机起动过程研究》 电力电子技术，1998．2
[16] 唐灿伟 王庆文 谢宝昌等 《反电势感应技术在无刷直流电机控制中的应用》 微电机，1998．6
[17] 沈建新 吕晓春 杜军红等 《无传感器无刷直流电机三段式起动技术的深入分析》 微特电机，1998．5
[18] 沈建新 陈永校《无位置传感器方波无刷直流电机及弱磁控制》浙江大学学报，1999．11
[19] 高国强 林成武 王凤翔 《基于ML4425芯片的永磁无刷直流电机调速系统》 沈阳工业大学学报，2000．6
[20] 贡俊 陆国林 《无刷直流电机在工业中的应用和发展》 微特电机，2000．5
[21] 谢运祥 《一种简易的无刷直流电机微机控制系统》 微电机，2001．1
[22] 冯培悌 舒振杰 郑吉等《永磁无刷直流电机的无位置传感器控制技术》机电一体化，2001．5
[23] 范承志 王宇峰 林小娥等 《一种无位置传感器无刷直流电机驱动电路》微电机，2001．3
[24] 贺益康 严岚《永磁无刷直流电机稳态特性的状态空间分析》电工技术学
报，2002．2
[25]陆云波 鱼振民 胡文华《基于控制专用单片机的无刷直流电机控制器》微电机，2002．1
[26]苏建徽 《光伏水泵系统》 合肥工业大学博士毕业论文，2003，6
[2] 张琛 《直流无刷电动机原理及应用》 机械工业出版社，1999
[3] Microchip Technology Inc．著，刘和平等译 《PIC16F87X数据手册》北京航空航天大学出版社，2001
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[15] 李天阳 刘卫国 李声晋 《无位置传感器无刷直流电机起动过程研究》 电力电子技术，1998．2
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[17] 沈建新 吕晓春 杜军红等 《无传感器无刷直流电机三段式起动技术的深入分析》 微特电机，1998．5
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[19] 高国强 林成武 王凤翔 《基于ML4425芯片的永磁无刷直流电机调速系统》 沈阳工业大学学报，2000．6
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[24] 贺益康 严岚《永磁无刷直流电机稳态特性的状态空间分析》电工技术学
报，2002．2
[25]陆云波 鱼振民 胡文华《基于控制专用单片机的无刷直流电机控制器》微电机，2002．1
[26]苏建徽 《光伏水泵系统》 合肥工业大学博士毕业论文，2003，6