PTAI216
发布时间：2018-12-18 11:45:19点击率：
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PTAI216 无传感器控制方案
图1即为带霍尔传感器的BLDC换相图。方案采用常规的120°通电方式（六步换相），为使电机运行，必须按照周期性间隔切换通电的相（即换相）。对于常规通电，每个电周期需要六次等距换相。每一步或每一区间，相当于60个电角度。六个区间组成了360个电角度或一次电气旋转。每一区间上都有两个绕组通电，一个绕组未通电。要使电机正确换相，必须测量电周期中的位置。采用三个霍尔传感器即可提供六次换相所需要的位置信息。 图1BLDC换相图 在无传感器控制方案中，必须采用其他方式获取转子位置。转子位置的获得是BLDC无位置传感器控制中的关键技术。常见的转子位置检测有反电动势过零点检测法、反电动势三次谐波积分检测法、续流二极管检测法、磁链估计法等。其中常用经典的是反电动势过零点检测法。反电动势过零点检测法不需要详细了解电机特性，可适用于多种电机。 在六步换相过程中，每一区间上都有两个绕组通电，一个绕组未通电。这样在未通电绕组上会出现某相上电流为零，在电机引线上仍可看到电压的现象。这个电压就是反电动势。简单的说，反电动势（EMF）是永磁式电机转子转动时，由定子绕组所产生的电压。反电动势的幅值与电机转速成正比。在图1中，第1扇区中C相电压，第2扇区中的B相电压即为定子绕组产生的反电动势。 PTAI216 假设电机由±UV电压驱动，则反电动势信号以0V为中心对称。如果反电动势信号为一条直线，那么信号将在该区间的一半处（也就是该区间的30°电角度处）通过零线。该点称为过零点。在过零事件后再经过30°电角度进行下一次换相。因此，精确检测过零点时刻便可估算转子位置，使电机绕组在正确的时间进行换相。如图2所示。
图2BEMF过零点与换相图 3.过零点检测方案 图3BLDC驱动电路拓扑图 图3为典型的三相BLDC驱动电路拓扑图。假定三相端电压分别为Va，Vb，Vc;Vn为中性点电压；Ea，Eb，Ec为三相反电动势；Ia，Ib，Ic为三相电流，R为相电阻，L为电感。在C相为非导通相时可根据过零点时Va+Vb+Vc=0及上面等式可得： 3Ec=2Vc-（Va+Vb） 根据以上等式，有三种不同的过零点检测方法： 1.直接用ADC采样三路端电压，根据上述公式判断过零点。此算法需采样多路ADC电压，且需软件滤波算法，对ADC及MIPS均有一定的要求。 2.在PWM输出信号为OFF时采样非通电相电压，将之与零电压比较。此算法在低速时比较有优势，因为低速时反电势信号比较弱，这种算法的采样区域恰为非通电相端电压过零区域。但当PWM的占空比比较高时，由于可供采样的时间点太短，容易造成采样失败。 3.在PWM输出信号为ON时采样非通电相电压，将之与母线电压的一半比较。此种算法则具有较宽的调速范围，较为通用。 本方案即采用第三种算法进行过零点检测。 PTAI216
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