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无刷直流电机“反电势法”位置检测的实现

无刷直流电机“反电势法”位置检测的实现 2012年10月09日 来源： 1“反电势法”无刷直流电动机控制原理 对于两两导通三相六状态的无刷直流电动机来说，当给任意两相的绕组通电后，定子绕组中的电流将会产生合成磁场，合成磁场将会使电机的转子在某个方向产生一定角度的转动。而当转子产生转动的时候，由于无刷直流电动机定子绕组的存在，将会因切割导体磁力线的作用而产生感应电动势，且方向与绕组中流过的电流方向相反，所以称之为反电动势或反电势。对于理想状态下的电机磁场波形基本上为方波。 如果无刷直流电动机的气隙磁场的波形为方波且定子绕组为集中整距绕组时，在不考虑其他因素的情况下，电机的感应电动势为梯形波。 在不考虑其他因素的情况下，反电势过零点出现后的π／6电角度即是无刷直流电动机的换相时刻。 如果想准确地判断出转子的位置，反电势过零点的检测就必须准确及时。当检测到过零点信号后，通过软件将过零点信号延时π／6电角度后，就可获得电机的换相信号，根据换相信号导通相应的功率管就可以实现无刷直流电动机的换相，驱动无刷直流电动机的正常运转。此即为反电势过零点法实现的依据。 2传统“反电势法”控制原理 传统的‘反电势法”是搭建虚拟的电机中性点，然后将电机的三相相电压分压后与虚拟中性点比较，输出的信号即为反电势的过零点信号。但分压后的相电压信号不可避免地带入了控制系统中功率管开通和关断时产生的毛刺、PWM斩波、电磁噪音等干扰，如果不处理，将会使输出产生虚假的过零点信号，所以需对输入信号进行低通滤波。 传统‘反电势法”方法原理和检测电路都比较简单，因而较容易实现。但是在开关管高频PWM时，容易引入很高的共模电压和高频噪声，且由于引入了低通滤波，易使在不同的转速下产生不同的信号移相，位置检测不准确。并且由于在转速较低、反电势很小的情况下，检测电路很难准确地检测出反电势过零点，所以电机的调速范围有一定的限制。 3改进的“反电势法”控制原理 改进“反电势法”的控制原理与传统“反电势法”是基本相同的，都是检测反电势过零点信号，只不过它将传统“反电势法”中的分压电阻改为反并的二极管，通过二极管的正相导通、反相截止原理可以准确地将绕组反电势过零点检测出来。 将分压电阻改为反并的二极管后，可以不用考虑在不同反电势下的电阻分压比，流入比较器的哇压始终是一个二极管的压降，避免了因为反电势电压变化而带来的精度不准确的误差。而传统的“反电势法”阻值分压比一般是按照最高反电动势来识计的，这就不可避免地出现在转速低、反电势小的怍况下位置检测难实现、不准确的问题，而采用的反爿二极管可以很好地避免这个问题，在很低转速下封可以准确地实现位置检测的功能，所以可以实现未范围的调速功能。需要注意的是，在实际的实验过程中发现在串入反并的二极管后，由于二极管压降的存在，会导致检测到的位置信号比过零点信号滞后一个固定的电角度，在软件延时时需要做一定的补偿。

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