题目：基于无位置传感器无刷直流电机高效率控制方法研究

由于无刷直流电机中霍尔位置传感器对温度变化的敏感性和安装的复杂性，使得电机成本增加以及可靠性降低。同时霍尔位置传感器受安装位置精度的限制，造成电机换相点存在一定的滞后或超前，特别是对于高速无刷直流电机，换相点不准确会导致电机换相时存在较大的电流尖峰，使得谐波电流增加，降低了电机的效率和功率因数。针对以上问题，目前主要的解决方法是采用无位置传感器的控制方式。因此基于无位置传感器的高速无刷直流电机控制方法的研究，对于提高电机的性能具有重要的理论和实践意义。本文工作的重点是基于线反电动势过零点检测的无位置控制方法研究，换相相位滞后补偿方法研究，以及高速电机效率测试实验研究。本文主要研究工作如下。建立了高速无刷直流电机的数学模型，并在Matlab/Simulink中搭建了高速无刷直流电机控制系统的仿真模型。通过仿真结果与实验结果的对比，验证了所搭建模型的正确性。针对霍尔位置传感器换相精度不高的问题，提出了一种基于线反电动势过零点检测的无位置传感器控制方法，重点分析了高速无刷直流电机运行时造成无位置换相信号相位延时的原因，并采取了一种简单的离线补偿方法。仿真和实验结果表明，通过检测电机线反电动势的过零点能够实现电机准确换相，电机运行稳定。由于离线相位滞后补偿角度会随电机以及检测电路的不同而不同，因此相位补偿曲线也会因电机及检测电路的变化需要重新测量，针对此问题提出了一种不依赖于硬件电路的无位置传感器位置信号自校正方法，该方法是以控制非换相电阻电感上的电压偏差为零作为目标，对非换相电阻电感上的电压偏差进行补偿。仿真和实验结果表明了该方法的有效性。最后进行了高速BLDCM的效率测试实验，根据高速电机的特殊性，搭建了高速电机效率实验测试平台，完成了高速电机的效率测试工作。主要测试高速电机在不同转速及不同负载下的控制系统效率和电机本体效率，以及验证本文所提控制方法对电机运行性能的改善情况。实验结果表明，基于线反电动势过零点检测的无位置控制方法能够有效改善电机的运行性能，提高电机的效率和功率因数。