無感測器無刷直流馬達驅動系統具啟動策略之研究

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：3

、訪客IP：18.218.172.249

姓名

潘盈君(Ying-jun Pan) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

無感測器無刷直流馬達驅動系統具啟動策略之研究
(A Study on Startup Strategy for Sensorless Brushless DC Motor Drive)

相關論文

★ 感光式觸控面板設計	★ 單級式直流無刷馬達系統之研製
★ 單級高功因LLC諧振電源轉換器之研製	★ 多頻相位編碼於穩態視覺誘發電位之大腦人機介面系統設計
★ 類神經網路於切換式磁阻馬達轉矩漣波控制之應用	★ 感應馬達無速度感測之直接轉矩向量控制
★ 具自我調適導通角度功能之切換式磁阻馬達驅動系統---DSP實現	★ 感應馬達之低轉速直接轉矩控制策略
★ 加強型數位濾波器設計於主動式噪音控制之應用	★ 非匹配不確定可變結構系統之分析與設計
★ 無刷直流馬達直接轉矩控制方法之轉矩漣波改善	★ 無轉軸偵測元件之無刷直流馬達驅動器研製
★ 無轉軸偵測元件之開關磁阻馬達驅動系統研製	★ 感應馬達之新型直接轉矩控制研究
★ 同步磁阻馬達之性能分析及運動控制研究	★ 改良比例積分與模糊控制器於線性壓電陶瓷馬達位置控制

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本論文為藉由馬達線間電壓與反電動勢零交越點之關係，設計換相訊號估測電路，取代原有位置感測器元件以提供馬達轉子位置與轉速資訊。由於馬達啟動之初無反電動勢訊號產生，故在本文中額外加入啟動策略，利用固定電流結合固定相啟動法，以六步驅動方式帶動馬達轉子轉動，直到反電動勢足夠估測出正確之換相訊號後，再進入閉迴路控制，以強化馬達於啟動之初的穩健性與避免電流過大問題。

整體系統架構以數位訊號控制器為主要核心，結合智慧型功率模組驅動電路與換相訊號估測電路為基礎，以實現無位置感測器的無刷直流馬達驅動系統，達到電路簡化及降低驅動系統之開發成本，並以實驗結果驗證其可行性。

摘要(英)

Via the relationship between line-to-line voltage and zero crossing points of back electromotive force, the thesis is aimed at designing Hall signal estimation circuit and replacing the original Hall effect sensors to provide the information of the rotor position and rotor speed. Besides, there is no signal of back electromotive force in open-loop start-up in motors, the thesis then additionally join a start-up strategy, which uses the stationary start-up method and combines a stationary current, then drive the rotor by means of six-step square wave starting until the back EMF is enough to estimate an accurate signal, and change to closed-loop control system, in order to intensify the robustness and avoids over-current problems during open-loop start-up.

A digital signal processor, which combines intelligent power module and Hall signal estimation circuit as a foundation, is the main nucleus in the whole systematic structure. As the experimental results, this study implement a senseless brushless dc motor drive can achieve both circuit simplification and reduction of developing cost of the system.

關鍵字(中)

★ 反電動勢
★ 啟動策略
★ 無位置感測器

關鍵字(英)

★ Back Electromotive Force
★ Startup strategy
★ Sensorless

論文目次

第一章緒論

1.1 研究動機與目的

1.2 內文大綱

第二章無刷直流馬達原理與驅動

2.1 馬達構造與運轉原理

2.2 馬達數學模型

2.3 馬達驅動方法

2.4 轉子位置檢知

第三章無感測器啟動策略原理與設計

3.1 啟動策略原理

3.2 電流電路設計與量測方法

3.3 啟動策略與程式流程圖

第四章無感測器馬達驅動方法與轉速控制

4.1 換相訊號估測方法概述

4.2 換相原理與電路設計

4.2.1 換相原理介紹

4.2.2 換相訊號估測電路設計

4.2.3 換相錯誤訊號遮蔽

4.3 控制器系統架構與設計

4.3.1 轉速控制系統架構

4.3.2 轉速估測方法

4.3.3 轉速控制器設計

第五章硬體電路實現與實驗結果

5.1 硬體電路實體與實驗平台說明

5.2 無感測馬達驅動系統電路架構與設計

5.2.1 數位訊號微控制器

5.2.2 數位訊號微控制器與周邊電路設計

5.2.3 變頻器驅動電路設計

5.2.4 電源電路設計

5.3 實驗結果

5.3.1 啟動策略

5.3.2 換相估測訊號驗證與比較

5.3.3 閉迴路控制

第六章結論與未來展望

參考文獻

附錄A

參考文獻

[1]王運銘，「高效能時代的新工業革命─高效率馬達」，能源報導月刊，1頁，經濟部能源局，民國103年10月。

[2]孫清華編譯，最新無刷直流馬達，初版，全華科技圖書，台北市，民國90年。

[3]N. Samoylenko and Q. Han, “Dynamic Performance of Brushless DC Motors With Unbalanced Hall Sensors”, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 23, No. 3, Sep. 2008.

[4]K. Iizuka, H. Uzuhashi, M. Kano and K. Mohri, “Microcomputer Control for Sensorless Brushless Motor”, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 21, No. 4, pp. 595-601, May./Jun. 1985.

[5]P. Damodharan and K. Vasudevan, “Sensorless Brushless DC Motor Drive Based on the Zero-Crossing Detection of Back Electromotive Force(EMF) From the Line Voltage Difference”, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 25, No. 3, Sep. 2010.

[6]H. C. Chen, Y. C. Chang and C. K. Huang, “Practical sensorless control for

inverter-fed BDCM compressors”, IET Electron. Power Appl., Vol. 1, No. 1, Jan. 2007.

[7]T. H. Kim and M. Ehsani, “Sensorless Control of the BLDC Motors From Near-Zero to High Speeds”, IEEE Trans. Power Electron., Vol. 19, No. 6, Nov. 2004.

[8]C. H. Chen and M. Y. Cheng, “A New Cost Effective Sensorless Commutation Method for Brushless DC Motors Without Phase Shift Circuit and Neutral Voltage”, IEEE Trans. Power Electron., Vol. 22, No. 2, March 2007.

[9]J. C. Moreira, “Indirect Sensing for Rotor Flux Position of Permanent Magnet AC Motors Operating in a Wide Speed Range”, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 32, No. 6, pp. 1394-1401, Nov./Dec. 1996.

[10]J. X. Shen and S. Iwasaki, “Sensorless Control of Ultrahigh-Speed PM Brushless Motor Using PLL and Third Harmonic Back EMF”, IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 53, No. 2, April 2006.

[11]S. Ogasawara and H. Akagi, “An Approach to Position Sensorless Drive for Brushless DC Motor”, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 27, No. 5, pp. 928-933, Sep./Oct. 1991.

[12]R. C. Becerra, T. M. Jahns, and M. Ehsani, “Four-Quadrant Sensorless rushless ECM drive”, in Proceedings of the IEEE APE Conference, pp. 202-209, 1991.

[13]J. S. Kim and S. K. Sul, “New stand-still position detection strategy for PMSM drive without rotational transducers”, IEEE APEC, pp. 363-396, 1994.

[14]P. B. Schmidt, M. L. Gasperi, G Ray and A.H. Wijenayake, “Initial rotor angel detection of a non-salient pole permanent magnet synchronous machine”, IEEE IAS, pp. 459-463, 1997.

[15]Z. Wang, K. Lu, F. Blaabjerg, “A simple startup strategy based on current regulation for back-EMF-based sensorless control of PMSM”, IEEE Trans. Power Electron., Vol. 27, No. 8, August 2012.

[16]M. Fatu, R. Teodorescu, I. Boldea, and G. D. Andreescu, “I-F starting method with smooth transition to EMF based motion-sensorless vector control of PM synchronous motor/generator”, in Conf. Rec. Powe Electron. Spec. Conf., pp. 1481-1487, 2008.

[17]原著R.Krishnan，廖東成、王順源譯者，電動機控制，三版，學銘圖書有限公司，台北市，民國95年9月。

[18]王景弘，「無量測器直流無刷馬達控制與模擬」，國立台灣科技大學電機工程學系，碩士論文，民國94年5月。

[19]劉昌煥，交流電機控制-向量控制與直接轉矩控制原理，四版，東華書局，台北市，民國97年7月。

[20]B. K. Bose, “High performance control and estimation in AC drives”, IEEE IECON, pp. 377-385, 1997.

[21]M. J. Corley and R. D. Lorenz, “Rotor position and velocity estimation for a salient-pole permanent magnet synchronous machine at standstill and high speeds”, IEEE Trans. Industry Applications, Vol. 34, No. 4, pp. 784-789, 1998.

[22]P. Champa, “Initial Rotor Position Estimation for Sensorless Brushless DC Drives”, IEEE Trans. Ind. Appl., Vol. 45, No. 4, July 2009.

[23]陳文耀，電動機控制，再版，復文圖書，台南市，民國97年9月。

[24]dsPIC30F4011/4012 Datasheet, Microchip Technology Inc, 2010.

[25]FSBB20CH60C Smart Power Module Datasheet, Fairchild Semiconductor Corporation, January 2014.

[26]Single-Channel: 6N137 High Speed 10MBit/s Logic Gate Optocouplers, Fairchild Semiconductor, Datasheet, January 2011.

[27]張西川編譯，電子電路零組件應用手冊，全華科技圖書股份有限公司，民國89年9月。

[28]李銘恆，「無刷直流馬達具啟動調整策略之無感測驅動器研製」，國立中央大學電機工程學系，碩士論文，民國101年6月。

[29]蔡承璿，「相位調整裝置之無刷直流馬達驅動系統」，國立中央大學電機工程學系，碩士論文，民國101年6月。

[30]張志賢，「高頻訊號注入法於表面黏著式永磁同步馬達之無感測驅動器實現」，國立中央大學電機工程學系，碩士論文，100年6月。

[31]陳志成，「無轉軸偵測元件之無刷直流馬達驅動系統研製」，國立中央大學電機工程學系，碩士論文，90年6月。

[32]張育源，「無刷直流馬達無感測器驅動系統之研製」，國立中央大學電機工程學系，碩士論文，91年6月。

指導教授

徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)

審核日期

2015-8-27

推文