电动车用无刷直流电机无位置传感器控制的研究(9)

浙江大学硕士学位论文

第一章绪论

摘要：本章简要阐述了无刷直流电机的发展历程、特点和应用领域；介绍了国内外对于无刷直流电机的研究现状以及未来的发展趋势；概述了无刷直流电机的两种控制方法：带位置传感器控制和无位置传感器控制，并在此基础上概述了当前无刷直流电机无位置传感器的各种控制方法，以及无传感器控制中常用的起动技术；最后阐述了课题意义及本文的主要研究内容。

１．１课题研究的背景和意义

传统直流电动机具有效率高、调速性能好等优点，在电气传动领域曾获得广泛应用。但由于传统直流电动机采用电刷和换相器换相，存在机械摩擦，从而产生电火花、噪音、电磁干扰等问题；另外，由于机械换相器的存在，使传统直流电动机的制造相对复杂，成本较高，维护困难。这些问题的存在，限制了传统直流电动机的进一步应用。长期以来，人们一直在寻找既具有传统直流电动机的优点，又具有结构简单、维护方便等特点的非机械换相的直流电动机结构。

早在上世纪３０年代，已经有学者开始研究以电子换相取代机械换相的无刷直流电动机，但由于当时大功率电力电子器件的研究处于初级发展阶段，使这种电动机只能停留在实验室研究阶段，无法推广应用。１９５５年美国Ｄ．Ｈａｒｒｉｓｏｎ等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，宣告现代无刷直流电动机的诞生［２１。１９７８年，原西德ＭＡＮＮＥｓＭＡＮＮ公司在汉诺威贸易博览会上推出了ＭＡＣ方波无刷直流电动机（ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤＣＭｏｔｏｒ，简称ＢＬＤＣＭ）及其驱动系统，无刷直流电机才真正进入使用阶段【４】。１９８６年Ｈ．Ｒ．Ｂｏｌｔｏｎ发表了方波无刷直流电动机研究的经典文献，对方波型无刷直流电动机进行了全面系统的总结，它标志着方波无刷直流电动机在理论上达到了成熟。

国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成功方波无刷电动机和正弦波直流无刷电动机（ＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ，简称ＰＭＳＭ）。正弦波型永磁无刷直流电动机的反电势波形和供电电流波形均为正弦波，其控制需要较为精密的转子位置信号。位置传感器结构较为复杂，成本较高，但其控制方法灵活，转矩波动较小，一般用于伺服控制系统。方波型永磁无刷直流电动机，或者称为方波电动机，其反电势为梯形波，