Digital fixed-frequency hysteresis current control of a BLDC motor applied for aerospace electrically powered actuators

In the conventional cascade control structure of aerospace electrically powered actuators, the current (or electromagnetic torque) loop plays a critical role in realizing a rapid response for a digitally controlled BrushLess Direct Current (BLDC) motor. Hysteresis Current Control (HCC) is an effective method in improving the performance of current control for a BLDC motor. Nevertheless, the varying modulating frequency in the traditional HCC causes severe problems on the safety of power devices and the electromagnetic compatibility design. A triangular carrier-based fixed-frequency HCC strategy is expanded by relaxing the constraints on the rising and descending rates of the winding current to advance the capability of HCC to realize fixed-frequency modulation in the steady state. Based on that, a new flexible-bound-size quasi-fixed-frequency HCC is proposed, and the range feasible to realize fixed-frequency modulation control can cover the entire running process in the steady state. Meanwhile, a corresponding digital control strategy is designed, and four digitalization rules are proposed to extend the capacity to achieve fixed-frequency modulation control to the unsteady working state, that is, a novel fixed-frequency modulation is realized. Simulation and experimental results prove the effectiveness of this improved fixed-frequency HCC strategy.     

无刷直流电机霍尔传感器安装方法研究

针对有位置传感器的无刷直流电机需要位置传感器提供换相信号的问题,提出了基于磁势确定霍尔传感器安装位置的方法。霍尔传感器通过检测转子磁势确定转子位置,产生传感器信号控制定子绕组换相,使得定、转子磁势相位差在60°~120°之间波动,从而使电机输出最大力矩。通过实验测得使用该方法进行霍尔传感器位置安装的无刷直流电机的输出力矩波形与理论一致,从而验证了此方法正确可行。     

磁悬浮飞轮用BLDC系统的仿真方法与实验分析

对以数字信号处理器(DSP)为控制器的磁悬浮飞轮用无刷直流电机(BLDC)系统,提出了一种在Matlab/Simulink中新的仿真方法,并通过实验,分析了该方法的有效性和适用性。通过构建各种功能模块,如无刷直流电机模块、三相逆变桥模块、逻辑换相模块和控制模块,实现了仿真方法;通过使用C MEXS-函数和子系统封装等Simulink模型优化技术,提高了仿真精度和速度。最后仿真和实验结果吻合较好,表明该仿真方法较为正确,对磁悬浮飞轮用BLDC系统的分析和设计具有重要的实用价值。     

基于开关式Hall传感器的飞轮低速控制

研究了基于TMS320LF2407A的飞轮用无刷直流电动机的数字化速度控制方案。为提高飞轮系统的可靠性,通常在电机定子上安装开关式Hall器件来检测转子的位置。但由于Hall所能提供的位置脉冲有限,在低速时,仅利用Hall提供的位置信息,很难得到精确的速度估计。为此,文中提出改善基于Hall的无刷直流电机速度估计性能的两种方法:一是增加Hall数量,二是标定Hall安装偏差。不同条件下的实验结果表明,本文所提的方法是有效的。     

BLDC电机温度退化多段Wiener过程建模

无刷直流（BLDC）电机应用广泛,其温度退化过程呈现多段性,需建立多段退化模型,而模型参数较多时,参数估计过程对初始值敏感且易陷入局部最优。首先,针对电机的加速退化数据进行研究,采用正态加权平均（Gauss滤波）的方式滤波,改进实际数据在模型参数的估计中的应用。然后,引入转换函数对Wiener模型改进,建立多段Wiener模型。其次,以极大化似然函数进行参数估计,计算时采用改进粒子群优化（PSO）算法得到估计值,对比非线性模型的残差的正态性,同时分析各模型理论寿命分布及实际该批次失效分布,确定多段模型合理性;得到的模型结果说明电机在退化过程中发生了退化机理的改变,且变换速度快。最后,以非线性模型不同时刻的寿命分布给出该应力下电机的寿命预测,这对电机的预测与健康管理（PHM）有重要意义。      

基于母线电流的无刷直流电机换相位置优化策略

通过分析无刷直流（BLDC）电机换相位置与母线电流的关系,建立了母线电流与换相位置偏差的数学关系,在此基础上提出了一种无位置传感器无刷直流电机换相位置优化策略。该策略以控制绕组电流与反电动势（BEMF）同相位为目标,以换相位置补偿角为被控制量,以母线电流随换相角度的变化率作为偏差量,通过比例积分（PI）调节器调节电机换相位置;并且可以同时校正位置信号检测误差和绕组电感引起的相位偏差。通过实验验证了该策略可以准确、快速地找到最佳换相位置,有效提高电机运行效率。      

民机舱室排气阀门无刷直流电机制动控制研究

民用飞机的舱室排气阀门,通过调节开度大小,控制舱室排气流量,使舱室压力保持在目标值。舱室排气阀门的作动器,在手动模式下可由无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,简称BLDC)提供驱动力。由于舱室排气阀门的指令会频繁地“开-关”切换,因此BLDC工作时转速具有“正转-反转”循环的特点,需要在换向时频繁制动。为了提高电机的速度响应特性,重点对BLDC反接制动和回馈制动的控制过程进行了研究。首先设计了转速-电压双闭环控制下的BLDC转速调节系统,通过模拟目标转速正反向切换,实现了较为理想的升速过程。随后根据BLDC制动原理,设计驱动电路的控制模型,并比较了两种不同制动方式的效果。最后结合舱室排气阀门的工作环境提出了合理的制动策略。     

自抗扰控制技术在电动舵系统中的应用

针对无刷直流电机驱动的位置伺服系统,介绍了其自抗扰控制器设计的基本思路与实现过程。通过扩张状态观测器的动态补偿提高了电动舵机的鲁棒性,同时对系统闭环特性进行了分析,并对结果进行了仿真计算与实验研究,最后给出了自抗扰控制技术在快速响应电动舵机中的应用结果。