摘要:通過剖析線反電動勢過零測量法的基本原理,探討目前幾種不同的基于線反電動勢法的定子位置測量策略,并說明每種定子位置測量法的應(yīng)用場合和優(yōu)劣點。
關(guān)鍵詞:無刷直流電動機定子位置測量線反電動勢
中圖分類號:TM381文獻標示碼:A文章編號:1007-3973(2013)012-148-02
1序言
傳統(tǒng)無刷直流馬達(DCMotor)采用位置傳感對定子位置進行檢查,但安裝位置傳感會使馬達系統(tǒng)容積減小,不適宜低溫高壓等惡劣環(huán)境,且容易受外界干擾,限制了無刷直流馬達在個別特定場合中的應(yīng)用,因而怎樣實現(xiàn)無位置傳感無刷直流馬達定子位置測量是近些年來的研究熱點,本文主要綜述了基于線反電動勢定子位置測量法的基本原理、應(yīng)用場合和優(yōu)劣點。
2線反電動勢過零測量法基本原理
單相全橋式無刷直流馬達主電路圖如圖1所示。
假定無刷直流馬達的轉(zhuǎn)子定子電感為常量,不計定子反應(yīng),忽視齒槽效應(yīng),則單相定子的端電流多項式可表示為:
按照無刷直流馬達反電動勢過零檢查原理可知,將測量獲得的不導(dǎo)通相反電勢過零訊號延后30?電角度4可得到電荒實際換相時刻?硐肭榭魷攏賞?可知,通過檢測線反電動勢的過零點訊號就可以得到馬達相應(yīng)的實際換相點。但實際上,因為馬達受設(shè)計反電動勢,漏磁等誘因的影響,無刷直流馬達的反電動勢波形為平頂長度大于等于120?的矩形波]反電勢估算菇推論可謅間反鍍鎳的廣點就是電荒實際換相時刻。?
故采用公式(2)估算線反電動勢的過零點可得到馬達的實際換相信號。
3簡化的線反電動勢法
線反電動勢的估算須要檢測轉(zhuǎn)子內(nèi)阻R和有效電感L,但有效電感易隨實際工況發(fā)生變化,且很難檢測,故直接采用式(2)估算線反電動勢過零點比較困難,但是不確切,對馬達參數(shù)的依賴性較高。因而考慮中單反電動勢的估算公式(2)進行簡化。
采用特殊的PWM調(diào)制法
依據(jù)文獻[2]可知,若采用單管調(diào)制方法或雙管調(diào)制,馬達換相前換相相為恒值,不導(dǎo)通相電壓恒為零,故馬達正轉(zhuǎn)時,線反電動勢的估算公式可簡化為:
該方式只須要檢測任意兩路線電流和兩路相電壓,就可以通過公式(3)得到定子的6個換相點,該方式簡單有效,可以在較寬的怠速范圍內(nèi)對定子進行確切檢查,但它只適宜一些特殊的PWM調(diào)制方法。
忽視微分項法
依據(jù)文獻[3]可知,若忽視線反電動勢估算公式(2)的微分項只引起線反電動勢估算值在換相后頓時形成尖峰值。但在整個過程中,忽視微分項的線反電動勢估算值與(2)的估算值的正負極性一致,不影響過零點訊號的判別。采用PWM調(diào)制會帶來高頻干擾反電動勢,須要用RC器混頻進行混頻,之后進行相位補償。按照混頻器帶來的相位滯后設(shè)計一個閾值,當(dāng)線反電動勢抵達閾值時為換相時刻。該方式只須要檢測兩路線電流和相電壓,不須要相移,硬件簡單,便于實現(xiàn)。但閾值與速率有關(guān),不能保證在全速范圍內(nèi)相位滯后值基本不變,且
該方案沒有改善傳統(tǒng)的相反電動勢過零檢查算法在低速下性能不佳的缺點,不適宜低速場合。
4F函數(shù)法
文獻[1]和[4]為了就能更確切的借助線反電動勢獲得換相位置訊號,通過定義線反電動勢的倒數(shù)來構(gòu)造F函數(shù),實時估算F函數(shù)值對定子位置進行實時判定。依據(jù)理想線反電動勢的波