直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)位置傳感器控制中反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)算法及其相位修

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1、電氣傳動(dòng)　2001年　第2期　直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)位置傳感器控制中反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)算法及其相位修正上海大學(xué)　張相軍　陳伯時(shí)　朱平平上海新源變頻電器有限公司　雷淮剛　　摘要:針對(duì)具有梯形反電動(dòng)勢(shì)波形的直流無(wú)刷電機(jī)無(wú)位置傳感器的控制,文章提出了一種軟件實(shí)現(xiàn)的方法,給出了算法,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種方法的正確性和可行性。關(guān)鍵詞:梯形反電動(dòng)勢(shì)　直流無(wú)刷電機(jī)　無(wú)位置傳感器控制　軟件實(shí)現(xiàn)Zero-crossingAlgorithmandPhaseCorrectionofBEMFintheSensorlessControlofTrapezoidalBLDCMotorsZhangXian

2、gjunChenBoshiZhuPingpingLeiHuaigangAbstract:Inthispaper,asoftwaremethodandanalgorithmareputforwardforthesensorlesstrapezoidalbrushlessDCmotor.Theexperimentalresultsshowthattheadvancedmethodiscorrectandfeasible.Keywords:trapezoidalBEMFbrushlessDCmotorsensorlesscontrolsoftware2realize形成

3、正弦波Vs,其相位滯后Vin90°(電角度),再與1　引言參考電壓Vref比較后,得到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)Vo。直流無(wú)刷電機(jī)實(shí)際上是一種永磁同步電機(jī),Vo的每一次跳變代表著相應(yīng)的換相時(shí)刻的到來(lái)。其轉(zhuǎn)子采用永磁材料勵(lì)磁,體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制上占用CPU時(shí)間少,容簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、運(yùn)行可靠,且具有高效節(jié)能、易于易編程。但是,一旦硬件檢測(cè)電路確定下來(lái),其帶控制等一系列優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化設(shè)寬也就確定下來(lái)。當(dāng)電機(jī)調(diào)速范圍比較寬時(shí),Vin備、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、儀器儀表和家用電器等領(lǐng)與Vs的相位差不等于90°(電角度),使位置檢測(cè)[1]域。無(wú)位置傳感器控

4、制技術(shù)的提出,解決了傳感不準(zhǔn)確。而且在低頻段二者相位差小于90°,高頻器的難于安裝和維修等一系列弊病,在小容量、輕段二者相位差大于90°。所以,這種方法靈活性載起動(dòng)條件下,無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)成為差,不便于調(diào)整。一種理想的選擇,并具有廣闊的發(fā)展前景。尤其在家電領(lǐng)域中得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。具有梯形反電動(dòng)勢(shì)波形的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法可以分為兩種類型,一種是連續(xù)型位置檢測(cè),另一種是離散型位置檢測(cè),即只檢測(cè)與換相有關(guān)的特殊點(diǎn)。連續(xù)型位置檢測(cè)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)圖1　換相點(diǎn)檢測(cè)電路原理圖子位置估算相對(duì)準(zhǔn)確,一般用于伺服控制系統(tǒng)。但反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)法比積分法靈活、便利得計(jì)算復(fù)雜

5、,不易于實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于調(diào)速指標(biāo)要求不高多,且計(jì)算簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。下面給出反電動(dòng)勢(shì)過的系統(tǒng)(如變頻空調(diào)控制系統(tǒng)),多采用離散型位零檢測(cè)的軟件實(shí)現(xiàn)方法。置檢測(cè)方法。在這種方法中,根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)的不同,又可分為反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)和換相點(diǎn)檢測(cè)2種2反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)算法及其軟件方法。直接檢測(cè)換相點(diǎn)的方法是通過對(duì)反電動(dòng)勢(shì)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算換相點(diǎn),如圖1所示。其檢測(cè)原理　　以具有梯形反電動(dòng)勢(shì)波形的三相直流無(wú)刷電為將端電壓Vin分壓,經(jīng)過耦合及濾波電路在n點(diǎn)14?1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.

6、電氣傳動(dòng)　2001年　第2期　機(jī)為例,設(shè)系統(tǒng)采用二二導(dǎo)通、三相6狀態(tài)的度)即為換相點(diǎn)。這種方法簡(jiǎn)單、靈活。但實(shí)際應(yīng)PWM調(diào)制方式,橋臂下管恒通。如圖2所示為無(wú)用中是將端電壓分壓,并經(jīng)阻容濾波后得到位置刷直流電機(jī)定子端一相等效電路及反電動(dòng)勢(shì)波檢測(cè)信號(hào)(如圖4),必然會(huì)產(chǎn)生相移,使位置檢測(cè)形。其中L是相電感,R是相電阻,E是反電動(dòng)不準(zhǔn)確,這是其缺點(diǎn)。應(yīng)用中必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)南辔粍?shì),Vn是電機(jī)定子繞組中性點(diǎn)對(duì)地電壓,Va、Vb、補(bǔ)償。根據(jù)圖4,很容易算出檢測(cè)電路產(chǎn)生的相位Vc是每相輸出端對(duì)地電壓。依圖2建立的三相端移。以u(píng)相為例,其中vi為u相端電壓,vo為積分電壓平衡方程

7、為輸出,f為反電動(dòng)勢(shì)運(yùn)行頻率,則有diavo?vi=R2?(R1+R2+j2PfR1R2C1)(10)Va=Ria+L+Ea+Vn(1)dt相角位移dib+E2PR1R2C1fVb=Rib+Lb+Vn(2)A=arctan(11)dtR1+R2dicVc=Ric+L+Ec+Vn(3)dt圖4　反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路原理圖圖2　繞組等效電路及反電動(dòng)勢(shì)波形211　當(dāng)0≤A<30°時(shí)由于采用的是二二導(dǎo)通方式,所以在每一瞬如圖5a所示,此時(shí)反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)從m點(diǎn)間只有兩相導(dǎo)通。設(shè)A相和B相導(dǎo)通,且A+,B移到m′點(diǎn),檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)過零后,相位延遲角C-(即圖2中的621扇區(qū)),如

8、圖3所示。