کموتاسیون بدون حسگر موتور BLDC بدون فیلتر پایین‌گذر و شیفت‌دهندۀ فاز

نویسندگان

دانشگاه صنعتی سهند

چکیده

در این مقاله یک روش برای حذف توأم فیلتر پایین‌گذر و شیفت‌هندۀ فاز برای کموتاسیون بدون حسگر موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک ارائه شده است. ابتدا یک مدل تحلیلی برای موتور ارائه شده و ریپل‌های ناشی از کموتاسیون جریان به‌صورت تفصیلی بررسی شده است. با آشکارسازی نقاط گذر از صفر ولتاژهای فیلترنشده‌ ترمینال‌های موتور نسبت به زمین و نیز نسبت به ترمینال مثبت لینک DC و با استفاده از یک سری عملیات منطقی پیشنهادی، سیگنال‌های کنترل گیت‌های اینورتر استخراج می‌شوند. به‌دلیل عدم استفاده از فیلتر پایین‌گذر، نقاط کموتاسیون آشکار شده فاقد تأخیر فاز نسبت به نقاط کموتاسیون واقعی هستند و لذا روش پیشنهادی در گسترۀ سرعت وسیع‌تری کارایی مناسب دارد. به‌علاوه با کاهش خطای تخمین موقعیت توسط روش پیشنهادی، بازده موتور افزایش می‌یاید. با این روش به مدار شیفت‌دهندۀ فاز نیازی نیست که این امر موجب کاهش هزینۀ سیستم می‌شود. نتایج شبیه‌سازی و اجرای زمان-حقیقی کارایی روش پیشنهادی را نشان می‌دهند.

کلیدواژه‌ها


[1] حلوایی نیاسر، ابوالفضل، «مروری بر روش‌های تحلیل، کنترل، پیاده‌سازی و ارزیابی درایوهای موتورهای DC بدون جاروبک»، مهندسی و مدیریت انرژی، دورۀ پنجم، شمارۀ ۲، صفحۀ ۲۴ـ۴۱، ۱۳۹۴. [2] Kim, T., Lee, H. W., and Ehsani, M., "Position Sensorless Brushless DC Motor/Generator Drives: Review and Future Trends", IET Electric Power Applications, Vol. 1, No. 4, pp. 557-564, 2007. [3] Lee, A. C., Wang, S., and Fan, C. J., "A Current Index Approach to Compensate Commutation Phase Error for Sensorless Brushless DC Motors With Nonideal Back EMF", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No. 6, pp. 4389-4399, 2016. [4] Iizuka, K., Uzuhashi, H., Kano, M., Endo, T., and Mohri, K., "Microcomputer Control for Sensorless Brushless Motor", IEEE Transactions on Industry Applications, , Vol. IA-21, No. 3, pp. 595-601, 1985. [5] Cheng-Hu, C., and Ming-Yang, C., "A New Cost Effective Sensorless Commutation Method for Brushless DC Motors Without Phase Shift Circuit and Neutral Voltage", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 22, No. 2, pp. 644-653, 2007. [6] Kim, T. Y., and Lyou, J., "Commutation Instant Detector for Sensorless Drive of BLDC Motor", Electronics Letters, Vol. 47, No. 23, pp. 1269-1270, 2011. [7] Mahdiuon-Rad, S., Azizian, M. R., and Soleimanpour, S., "Modeling, Simulation and Implementation of a Sensorless Commutation Method for Brushless DC Motors without Phase Shifter", Power Electronics, Drives Systems & Technologies Conference (PEDSTC), pp. 228-233, 2015. [8] Tae-Won, C., Quang-Vinh, T., Hong-Hee, L., and Heung-Geun, K., "Sensorless Control of BLDC Motor Drive for an Automotive Fuel Pump Using a Hysteresis Comparator", IEEE Transactions on Power Electronics, , Vol. 29, No. 3, pp. 1382-1391, 2014. [9] Li, W., Fang, J., Li, H., and Tang, J., "Position Sensorless Control Without Phase Shifter for High-Speed BLDC Motors With Low Inductance and Nonideal Back EMF", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No. 2, pp. 1354-1366, 2016. [10] Liu, G., Cui, C., Wang, K., Han, B., and Zheng, S., "Sensorless Control for High-Speed Brushless DC Motor Based on the Line-to-Line Back EMF", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No. 7, pp. 4669-4683, 2016. [11] Chenjun, C., Gang, L., Kun, W., and Xinda, S., "Sensorless Drive for High-Speed Brushless DC Motor Based on the Virtual Neutral Voltage", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 30, No. 6, pp. 3275-3285, 2015. [12] Halvaei Niasar, A., Vahedi, A., and Moghbelli, H., "Low-Cost Sensorless Control of Four-Switch, Brushless DC Motor Drive With Direct Back-EMF Detection", Journal of Zhejiang University SCIENCE A, Vol. 10, No. 2, pp. 201-208, 2009. [13] Niasar, A. H., Moghbelli, H., and Vahedi, A., "A Low-Cost Sensorless Control for Reduced-Parts, Brushless DC Motor Drives", IEEE International Symposium on Industrial Electronics, pp. 662-667, 2008. [14] Halvaei Niasar, A., Vahedi, A., and Moghbelli, H., "A Novel Position Sensorless Control of a Four-Switch, Brushless DC Motor Drive Without Phase Shifter", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 23, No. 6, pp. 3079-3087, 2008. [15] Hyeong-Gee, Y., Chang-Seok, H., Ji-Yoon, Y., Hyeon-Gil, J., Yeong-Don, B., and Yoon-Seo, P., "Sensorless Drive for Interior Permanent Magnet Brushless DC Motors", IEEE International Electric Machines and Drives Conference Record, pp. TD1/3.1-TD1/3.3, 1997. [16] بهرامی، مهدی، افجه‌ای، سید ابراهیم، سیادتان، علیرضا، ترکمن، حسین، «روشی نوین در راه‌اندازی بدون سنسور موتور DCبدون جاروبک با کمک روش مدولاسیون پالسی برای جبران اندوکتانس فاز»، شانزدهمین کنفرانس مهندسی برق ایران، تهران، ایران، 1387. [17] Jianwen, S., Nolan, D., Teissier, M., and Swanson, D., "A Novel Microcontroller-Based Sensorless Brushless DC (BLDC) Motor Drive for Automotive Fuel Pumps", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 39, No. 6, pp. 1734-1740, 2003. [18] Jianwen, S., "An Improved Microcontroller-Based Sensorless Brushless DC (BLDC) Motor Drive for Automotive Applications", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 42, No. 5, pp. 1216-1221, 2006. [19] Changliang, X. and Xinmin, L., "Z-Source Inverter-Based Approach to the Zero-Crossing Point Detection of Back EMF for Sensorless Brushless DC Motor", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 30, No. 3, pp. 1488-1498, 2015. [20] Damodharan, P., and Vasudevan, K., "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, pp. 661-668, 2010. [21] Damodharan, P., Sandeep, R. Sandeep, and Vasudevan, K., "Simple Position Sensorless Starting Method for Brushless DC Motor", IET Electric Power Applications, Vol. 2, No. 1, pp. 49-55, 2008. [22] Zhang, X. Z., and Wang, Y. N., "A Novel Position-Sensorless Control Method for Brushless DC Motors", Energy Conversion and Management, Vol. 52, No. 3, pp. 1669-1676, 3// 2011. [23] Doo-Hee, J., and In-Joong, H., "Low-Cost Sensorless Control of Brushless DC Motors Using a Frequency-Independent Phase Shifter", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 15, No. 4, pp. 744-752, 2000. [24] Azizian, M. R., "A Sensorless Control for Brushless DC Motor Drives in Wide Range of Speed Variations", 16th Iranian Conference on Electrical Engineering, Tehran, Iran, 2008. [25] Quan, J., Chao, B., and Huang, R., "A New Phase-Delay-Free Method to Detect Back EMF Zero-Crossing Points for Sensorless Control of Spindle Motors", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, No. 7, pp. 2287-2294, 2005. [26] Tashakori, A., Ektesabi, M., and Hosseinzadeh, N., "Modeling of BLDC Motor with Ideal Back-EMF for Automotive Applications", Proceedings of the World Congress on Engineering, London, U.K., pp. 570-574, 2011. [27] Jiancheng, F., Wenzhuo, L., and Haitao, L., "Self-Compensation of the Commutation Angle Based on DC-Link Current for High-Speed Brushless DC Motors with Low Inductance", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 29, No. 1, pp. 428-439, 2014. [28] Jiancheng, F., Xinxiu, Z., and Gang, L., "Instantaneous Torque Control of Small Inductance Brushless DC Motor", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 27, No. 12, pp. 4952-4964, 2012. [29] Jiancheng, F., Xinxiu, Z., and Gang, L., "Precise Accelerated Torque Control for Small Inductance Brushless DC Motor", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 28, No. 3, pp. 1400-1412, 2013. [30] Iwasaki, S., Deodhar, R. P., Yong, L., Pride, A., Zhu, Z. Q., and Bremner, J. J., "Influence of PWM on the Proximity Loss in Permanent-Magnet Brushless AC Machines", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 45, No. 4, pp. 1359-1367, 2009. [31] Kyeong-Hwa, K., and Myung-Joong, Y., "Performance Comparison of PWM Inverter and Variable DC Link Inverter Schemes for High-Speed Sensorless Control of BLDC Motor", Electronics Letters, Vol. 38, No. 21, pp. 1294-1295, 2002. [32] Krishnan, R., Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives: Taylor & Francis, 2009. [33] Erickson, R. W., and Maksimovic, D., Fundamentals of Power Electronics: Springer US, 2001.