● 摘要
无刷直流电机具有直流电机的运行效率高、调速范围大等特点，又兼有交流同步电机结构简单、体积小、维护方便等优点，在各个领域得到广泛使用。传统的无刷直流电机内部有检测位置的传感器，可通过传感器输出信号控制逆变器进行逻辑换向。位置传感器的精度影响换向，并且环境干扰对传感器有较大影响，特别是在一些恶劣环境下传感器的性能会降低。基于此，本文研究基于无位置传感器的无刷直流电机控制系统，应用于电动汽车空调压缩机领域。
对电机本体及换向原理进行深入研究，设计并实现了一种基于线反电势的滑模观测器来获得转子位置信息。通过检测三相电压及相电流，观测得到线反电势，进而估算出位置信号及转子速度，对无位置传感器无刷直流电机进行控制。分析了线反电势与换向时刻的对应关系，重构出逆变器换向的六个时刻。以线电流作为滑模面设计观测器。为了消弱滑模运动引起的高频抖振，切换函数采用饱和函数替代传统的符号函数。控制器采用转速、电流双闭环PI控制。通过Matlab/Simulink平台对系统进行建模仿真，验证滑模观测器的可行性。
设计电机控制器的硬件电路，以DSP为控制处理器。驱动部分采用自举电路，逆变器使用分立功率器件，充分考虑硬件电磁兼容及保护电路设计。对控制算法进行软件编程，对电机启动程序及位置估计算法进行编程并对系统进行调试。