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用場合和優劣點。
關鍵詞: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容積減小,不適宜低溫高壓等惡劣環境,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用,因而怎樣實現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、應用場合和優劣點。
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子定子電感為常量,不計定子反應,忽視齒槽效應,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的實際換相點。但實際上,因為馬達受設計反電動勢,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子內阻R和有效電感L,但有效電感易隨實際工況發生變化,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調制法
依據文獻[2]可知,若采用單管調制方法或雙管調制,馬達換相前換相相為恒值,不導通相電壓恒為零,故馬達正轉時,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對定子進行確切檢查,但它只適宜一些特殊的PWM調制方法。
忽視微分項法
依據文獻[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計一個閾值,當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。但閾值與速率有關,不能保證在全速范圍內相位滯后值基本不變,且
該方案沒有改善傳統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來構造F函數,實時估算F函數值對定子位置進行實時判定。依據理想線反電動勢的波