反电动势无感无刷.docx

基于反电动势检测的无感无刷电机控制（第二节）（转载）?[复制链接]本帖最后由 地瓜ing 于 2016-6-17 10:00 编辑第二节直接反电动势检测式无感无刷直流电机驱动在本节，首先回顾了一种常用的反电动势检测方法。然后，我们讨论并提出新奇的反电动势检测方...第二节直接反电动势检测式无感无刷直流电机驱动在本节，首先回顾了一种常用的反电动势检测方法。然后，我们讨论并提出新奇的反电动势检测方案。试验结果证明了新式反电动势检测方案和无感系统的优点。特别的，一种首先商业化的用于无感无刷电机驱动的廉价混合信号微控制器被开发，内嵌了检测电路以及电机控制外设，他具有标准的8位微控制器核心。2.1普通反电动势检测方案对三相无刷直流电机来说，标准的，他是用六步120度换相模式来驱动的。在同一瞬间，只有三相中的两相通电流。举例来说，当A相和B相通电时，C相悬空。这个通电传导间隔持续60度电角度，称作一步。传统的从一步跳到下一步的方式称作换向。所以，在一个周期内总共有6步。如前面章节中Fig1.2B所示，第一步是AB，然后是AC，到BC，到BA，到CA到CB然后重复这种模式。通常，为了获得最佳控制和最大扭矩/安培值，我们这样切换电流：保持相内的电流与相反电动势同相。切换时间由转子位置决定。因为反电动势的波形由转子位置决定，这就使在反电动势已知的情况下确定换向时间成为可能。在Fig。2.1中，相电流与相反电动势同相。如果过零点的相反电动势能够测量，我们就能够知道什么时候切换电流。如前所述，在任一时刻，只有两相导通电流，第三相悬空是开放的。这打开了一扇在悬空线圈检测反电动势的窗口。图Fig2.2解释了这种检测方案原理。我们测量了悬空端的端电压。这种方案需要电机中立点电压以得到过零点的反电动势，因为这种反电动势电压是以电机中立点电压为参考的。端电压与中立点电压相比较，则过零点的反电动势就得到了。在多数情况下，电机中立点不好得到。实际上，最常使用的方法是构造一个虚拟中立点，理论上，与Y型连接的电机中心点在同一电势，然后感知虚拟中立点与悬空相的端电压的差别。虚拟中立点用电阻来构建，如图Fig2.2（B）。这种方案比较简单。从这种方法发明出来就一直被长期使用。但是，这种方案也有缺点。由于PWM驱动，中立点并不是静止的点。这点的电势从上倒下跳动。他产生很高的共模电压和高频噪声。因此我们需要电压分配器和低通滤波器以削弱共模电压和高频噪声，如图Fig2.3所示。举例来说，如果直流总线电压是300V，中立点的电势能从0V到300V之间变化。比较器允许的共模电压只有大概5V。我们可知需要多大的衰减。明显的，分压器在低速情况下将削弱信号敏感性，尤其是在需要更大敏感性的启动阶段。另一方面，需要的低通滤波器将引起一个与转子速度无关的固定延迟。当转子速度增加时，这个延迟占总体时间的比例也在上升。这个延迟将阻碍电流曲线和反电动势曲线对齐，将在高速状态下导致严重的切换问题。因此，这种方法往往具有较窄的速度区间。过去，有很多可以支持无刷直流电机的集成电路，他们都基于以上讨论的方案。包括Unitrode的UC3646，Microlinear的ML4425，和Silicon Systems的32M595.这些芯片都具有我们提到的缺点。同样，他们都是模拟器件，在实际应用时缺乏弹性。在文献中，一些其他无感无刷直流电机控制方案也有所报道。反电动势集成法在转子速度下具有减弱开关噪声敏感度和在换相器切换瞬间自动适应的优点。反电动势集成在低速下仍然存在准确性问题。转子位置可以由固定在定子上的三次谐波电压组件确定。缺点是在低速情况下三次谐波电压相对值较低。转子位置信息由连接在未激活相的续流二极管（储能二极管）的导通状态决定。检测电路相对复杂，而且在低速情况下仍然存在问题。2.2推荐的直接反电动势检测方案像之前讨论的那样，在无感系统中，富含杂波的中立点导致了很多问题。推荐的反电动势检测方案试图回避中立点电压。如果我们采用适当的PWM策略，相对于GND的反电动势电压可以被直接从电机接线端的电压中提取出来。对于无刷直流电机驱动来说，只有三相中的两相在同一时间通电。PWM驱动信号可以在以下三种方式间改变：-??在高臂端: PWM 只在高臂端的开关中应用，低臂端在这一步期间保持开状态。.-??在低臂端: PWM is 被加在低臂端开关上，高臂端在这一步器件保持开状态。- 在两端: 高臂端和低臂端一起开或关。在我们提出的方案中，PWM信号只提供给高臂开关，反电动势在PWM关闭时间测得。Fig2.4显示了设想的检测电路。Fig2.4和fig2.2的不同是在fig2.4中在信号处理时电机中立点电压没有被使用。假设在特定的步器件，A相和B相通电，C相悬空。A相的上部开关由PWM控制，B相的下部开关保持接通状态。端