无传感器控制变频器驱动的无刷直流电机
文章：eby darney paulraj＆dora arul selvi b
本文旨在为提高无刷直流电动机驱动系统的性能作出贡献。
Z源逆变器（ZSI）是一个DC到AC转换器，可以执行降压和升压功能作为单级。ZSI的独特尝试是挖掘状态，可以在同一瞬间打开相同相位腿的两个交换机。因此，不需要死区时间，并且大大减少了输出失真，以提供改进的输出而无需LC滤波器。ZSI克服了传统系统的概念和理论障碍和局限性。ZSI可以在没有DC-DC升压转换器或升压变压器的帮助下提高DC输入电压。
永磁无刷直流电动机(BLDC)由于其较高的效率、较大的功率重量比和较低的维护费用而被广泛应用。梯形电动势(EMF)无刷直流电机需要转子位置信息，以排序变频器驱动。这种位置信息通常由放置在电机非驱动端的三个霍尔效应传感器产生。然而，这些温度敏感的传感器增加了电机的成本，需要特殊的机械设备安装。
本文旨在为提高无刷直流电机驱动系统的性能做出贡献。提出了一种新颖的随机脉宽调制(RPWM)技术用于无传感器控制的无刷直流电机的ZSI驱动器。该系统采用反电动势(BEMF)传感器进行位置估计，ZSI驱动引脚提供更大范围的升压电压。提出了一种适用于ZSI-BLDC电机驱动的双向随机简单升压脉冲宽度调制(DTRSBPWM)方法，该方法通过四种初始载波两种方式获得随机性。
这两个载波是固定频率三角波的正弦波和倒弦波。而第三和第四载波是通过混沌频率发生器及其逆变器获得的可变三角波。提出了一种用于谐波功率分配的DTRSBPWM方法，克服了简单的升压PWM (SBPWM)方法。在MATLAB软件中对所提出的驱动系统进行了仿真研究，并利用SPARTAN-6现场可编程门阵列(FPGA) (XC6SLX45)器件进行了验证。讨论了输出线电压中的总谐波失真(THD)、直流母线利用率和谐波扩展系数(HSF)。
ZSI的工作
ZSI是一个DC到AC转换器，可以执行降压和升压功能作为单个级。ZSI克服了传统方法的概念和理论障碍和局限性。ZSI可以在没有升压变压器的帮助下提高DC输入电压。ZSI的工作可以在四种模式中详述。第一模式是传统的有源状态模式，其中逆变器桥用作来自直流链路的电流源。第二模式是射击状态模式，其中逆变器桥在两个传统的零矢量中的任何一个中操作，并且穿过逆变器的上三个装置和下三个装置。第三种模式是非拍摄模式，其中电感电流有助于线电流的谐波减少。第四模式是传统的零状态，其中逆变器桥在零状态之一中运行
简单提升PWM.
ZSI中应用最广泛的开关策略是简单的升压PWM。这是一种简单的策略，它需要两条直线来控制射击状态。当三角波高于上包络线Vp，或低于下包络线V时N，电路在射击状态下操作。否则它就像以传统的基于载波的PWM运行。在简单提升PWM期间，该设备上的产生的电压应力高。
zsi馈电无刷直流电机的无传感器控制
ZSI的无传感器控制如图所示图1．本研究通过估计反电动势的过零瞬间(从终端电压)来实现无传感器的无刷直流电机控制，并从中估计正确的换向瞬间并馈给ZSI电路。通过比例积分控制器(PIC)感知电机的速度控制，并与控制动作的参考速度进行比较。
图1无传感器控制的ZSI馈电无刷直流电机
提出RPWM方法
所提出的DTRSBPWM方法涉及两个水平的随机性，其中使用四个（两组）的三角载流子。在混沌数发生器的帮助下生成该组。基于混沌的PWM的基本原理是使用混沌信号来改变开关或载波频率。用预设限制界定的混沌数量被送入三角发电机。该数字固定为当前载波周期的频率，并且产生载波。数字，并因此为载波的频率，每个循环的变化。通过等式（1）切割的混沌序列从事本研究。
在哪里，Fn是nth开关频率的混沌PWM，混沌序列xn可以简单地通过迭代生成。因此，开关频率可以从下限f低对于上限f高的．利用c的变化值可以得到任意的周期轨道，由混沌序列得到的典型三角载波如图所示图2．这种形式的载体及其180°相移（逆变器形式）被认为是第一组载体。
图2三角载体通过混沌序列
第二组载波是由普通三角形及其逆变器形式得到的。双随机载波由伪随机二进制序列(PRBS)表示。对于4×1多路复用器(MUX)，所有四个载波都作为输入，而周期选择由线性反馈移位寄存器(LFSR)中的两个选择位完成，如图所示图3.．多路复用器（MUX）的输出是所需的随机载体，其与正弦参考相比，如在传统的正弦波PWM（SPWM）的情况下，以获得脉冲。
图3.DTRSBPWM生成器的逻辑图
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