【成果】副教授金浩在无刷直流电机换相误差校正方面取得进展

  近日，公司测控技术与仪器系副教授金浩在无刷直流电机换相误差校正方面取得进展，相关研究成果《基于端电压变换的无位置传感器无刷直流电机换相误差自动校正方法》(Commutation Error Autocorrection Method of Position Sensorless BLDCM Based on Terminal Voltage Transformation)发表在《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》。《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》作为控制领域的国际权威期刊，目前影响因子为7.2（SCI一区）。论文第一作者为金浩副教授，论文通讯作者为刘希明博士后，BB贝博艾弗森为第一署名单位，北京航天航空大学为第二署名单位。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助支持。

图1 论文首页

随着航天技术的快速发展，地面观测、自然灾害监测（如卫星监视、地面目标跟踪）等场景，对航天器姿态控制系统的快速性与精确性提出了严苛要求。在相关姿态控制执行器中，磁悬浮控制力矩陀螺（MSCMG）通过主动磁轴承（AMB）实现对高速转子的无接触支承，既能输出高陀螺力矩，又能将摩擦损耗降至最低、大幅减小振动。因此，MSCMG 已成为航天器姿态控制的理想执行器方案。无刷直流电机（BLDCM）因结构简单、运行效率高的优势，在 MSCMG 中多采用无位置传感器的控制方式。然而，低通滤波器（LPF）的相移、软件处理延迟及硬件延迟会引发换相误差，进而导致电机驱动电流波动加剧、幅值增大，最终造成电机铁损与铜损上升、效率下降。因此，实现精确的换相误差补偿，已成为高速电机控制的关键技术。

图2 提出的换相误差自动校正方法及无位置传感器的BLDCM系统

针对克服MSCMG高速电机换向误差校正的采样速度限制，提出了一种基于硬件的积分控制方法。通过使用所提出的变换电路，将三相电机端电压转换为平滑变化的模拟电压，可以以低速采样，然后建立闭环控制系统以校正换向误差。实验表明，采用所提出的误差校正方法后，电机的驱动电流谐波得到抑制，MSCMG电机在额定转速下的效率提高了17%。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11124583