无刷直流电机反电势过零检测新方法

无刷直流电机反电势过零检测新方法

高任远

郑州飞机装备有限责任公司 河南郑州 450000

摘要：采用的无位置传感器的无刷直流电机在高速反应阶段，由于电磁场效应产生的反电势信号过于强大，造成的检测电路无法正常工作，甚至会因为反电势而产生无法弥补的损坏。相反在低速运转阶段低电势信号较弱，从而无法进行捕捉检测。基于此，提出一种解决在极端速段问题的反电势过零检测新方法。经过试验验证，采用三相采样等效电路，在该电路上并联一组晶体管来控制电阻分压器开关电路。参照电机的特性，可以根据特性调整控制信号的信噪比和占空比，从而实现晶体管的通断进而调节电阻分压开关所形成的电阻值的变化，避免电势过高出现检测危险或者是电势过低检测不出来的问题。

关键词：无刷 直流 电机

引言

无刷直流电机具备以下几个特点：体积小、质量轻、效率高、损耗小。因为这些优点使得无刷直流电机得以广泛的应用，从而进入了航空、控天、机械、汽车等各个工业领域，同时也进入了空调、冰箱、电动汽车等日常生活领域。按照常理来说，无刷直流电机一般是通过位置传感器来实现确定电机中转子部件的位置，但是这也会出现一个问题，安装位置传感器得不偿失、消耗巨大，使得系统成本大大提高，同时也使得相对简单的系统变得复杂。在遇见突发情况的时候，对于特殊情况的抗干扰能力会大大降低，可靠度变低。基于以上的问题，在文章中提出一种适应低俗运转阶段能够有效改善现有的反电势过零检测状况的新方法，它能够在高速运转阶段保护原有电路不受电势过高产生的损害。

一、反电势过零中运用到的基本原理

采用的无位置传感器大多是运用了两两导通和三三导通两个工作方式。这两种方式具有多种特点。两两导通中采用无刷直流电机在随意的时刻都有亮相电源导通，梁歪一箱电源缠绕着出于半空中。三三导通则是每一个逆变瞬间都使用三个功率相同的元部件来进行导电。在文章中将使用前者方式，功率开关管着六个开关组合，每个六分之一的周期进行一次轮换，每次仅更换一个功率开关组合，每个功率开关导通的电度角为120度。电机采用顺时针的态势时，将所使用的转子按照360度电度角进分布在六个区域中，不同区域会采用不同的功率组合。综上所述，用正通表示机组周围电机的六辉光功率电路的某一象限电流。在运行过程中，由于定子不移动来切割磁场，所产生的背电位E的值与转速和气隙磁密度成正比，并随转子的变化而变化。当反电势E的方向最终确定后，它会随着极性的变化而变化，表现为正、负变化。在这个时候，应该保持正常，不要小题大做。在两两导通的桥路中，假设导通象限的电流经过了变化以后成为了矩阵波，在钉子所产生的三项电子绕组电流中产生梯形波反电势e，当反电势到达信号之后30度电度角的时候可以变化功率开关组合。因此在反电势检测过零应用中采用的一般是电机绕组电流通过的方法。在这个基础之上再来对过零信号采用相应延伸从而获得所需要的转子位置信号，采用这样的过零信号获得转子位置信息以后再最终转换为需要的信息，从而实现电机更换象限。预期的电机绕组电流零信号点出现时候电机更换象限不超过30度，但是集中却出现了电象限绕组端点初心啊超过正常电压和电阻分压的情况，这时候采用的电容滤波后得到稳定的电压输出，然后才用这些信号于之前放进检测器的信号和参考信号来进行科学的比较，从而获得反电势的零信号是否准确。

二、反电势过零检测新方法的理论依据及实现

3.1反电势过零检测方法理论依据

根据反电势过零检测法知道这个问题的关键是如何准确的检测所需要的反电势，从而观察到检测出现的零点。需要的转子位置出需要的常用位置时，这时候两个象限相绕导通，且第三个象限悬空时来进行分析并加以推导。一般采用的是H_PWM_LON分析方式。这种方式在六分之一个周期内桥臂开关导通断开两种情况出现交替性变化。

3.2反电势过零检测新方法实现

由于主要电路开关对与IGBT和PWM来说调制频率是相对固定的，子啊增加电机转速的同时也会增加PWM的占空比，这时候转子相对的位置还处在需要的第一区域，这时候来分析电机此时转速和开关导通截止状态关系是最合适的。电机转速增加到一定值的时候PWM值会变的很大，功率开关这时候希望起到相应的作用，对于H_PWM_OFF-L_ON的状态需要控制好，这时候可以利用的周期很短，不论采用老式的AD检测还是心事反电势过零点检测，这个时候都不适用。因此，在高速阶段采用H_PWM_ON-L_ON的状态作为检测依据，这时候测得高速状态下的数据更为准确。低俗阶段则相反，H_PWM_ON-L_ON状态对于PWM占空比很低，这时候采用H_PWM_OFF-L_ON状态来获取需要的反电势信号则更为准确。需要参考电机转速调节的信号，这个信号作为反电势调节的控制信号，出于低速阶段时控制信号占空比小雨百分之五十；转速增加时，控制信号占空比也随之增加，大雨欧百分之五十时则通过H_PWM_ON-L_ON来获取反电势信号，从而检测反电势过零信号。通过检测该检测信号低于和高速时不同反应来进行区分相关反电势。在此基础上，采用星形电阻器连接有效电阻结构，实现电机等效绕组，获得反电势。此时，一组由晶体管控制的电阻分压器并联在三相电阻等效电路的顶端，以控制背电位的峰值。增加PWM控制的电阻分压开关电路，可以随着采样速度的增加而降低采样所需的电阻值，从而避免高背电位。

三、结束语

实验结果表明需要的反电势过零检测新方法能够有效保证电机带来的各种突发问题，对于保证电机带负载稳定运行与极端转速区域贡献了一大份力。根据需要的转速调节控制信号还有线性调节控制信号可以知道由其控制的占空比切换低速高速时对于反电势有很好的采样结果。在三相采样等效电路中，由并联晶体管控制的等效电阻可以实现分频开关电路。因此，本文提出的背电位过零检测方法可以保证电机在更大的转速范围内工作，是一种性能良好、可靠性高、实用性强的方法。

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