周沙　魯曉陽(yáng)

摘 要 在無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的控制中，反電動(dòng)勢(shì)法是目前采用最多的啟動(dòng)控制方法，本文比較了目前常用的一些起動(dòng)方法，介紹了其原理及實(shí)現(xiàn)方法，論述了這些起動(dòng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 無(wú)刷直流電機(jī) 反電動(dòng)勢(shì) 啟動(dòng)

中圖分類號(hào)：TM33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前常用的無(wú)位置傳感器控制多為反電勢(shì)法控制，反電勢(shì)法的原理簡(jiǎn)單，在無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的實(shí)際運(yùn)用中，采用此方法是最多的，反電勢(shì)法的弊端就是在電機(jī)靜止或速度低時(shí)，該方法不適用，需要采用特殊的啟動(dòng)方法。針對(duì)此問(wèn)題，一些啟動(dòng)方法也相繼被研究無(wú)刷直流電機(jī)的學(xué)者們提出。目前無(wú)刷直流電機(jī)主要的啟動(dòng)方法有以下幾種：

1三段式啟動(dòng)法

該方法將電機(jī)的啟動(dòng)分為三步：轉(zhuǎn)子預(yù)定位、加速和切換。以兩極三相電機(jī)為例，電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，需要預(yù)先知道電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置，才能確定首先需要導(dǎo)通哪兩個(gè)功率管給電機(jī)進(jìn)行供電。由于無(wú)法直接判斷轉(zhuǎn)子初始位置，預(yù)定位采用的方法是，導(dǎo)通逆變器任意兩個(gè)功率管并控制繞組電流，通電一段時(shí)間后關(guān)斷，此時(shí)轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)到預(yù)定的位置，然后將該位置視為轉(zhuǎn)子初始位置，進(jìn)行下一步啟動(dòng)過(guò)程；加速階段，知道轉(zhuǎn)子初始位置后，可以按照預(yù)先設(shè)置好的換相順序給功率管進(jìn)行導(dǎo)通，該過(guò)程為開環(huán)過(guò)程。每次換相前并不知道轉(zhuǎn)子具體位置，只是按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的啟動(dòng)加速曲線逐漸加快電機(jī)轉(zhuǎn)子速度，電機(jī)每相的導(dǎo)通時(shí)間和換相時(shí)間也是預(yù)先設(shè)置好的，按照設(shè)置的換相順序?qū)ㄏ鄳?yīng)的逆變器的功率管，換相頻率逐漸升高，并逐漸提高逆變器的斬波占空比，電機(jī)速度開始變快，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的切換閥值時(shí)，進(jìn)入到切換階段。切換階段，電機(jī)速度達(dá)到預(yù)定值后，即能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)，將電機(jī)切換到無(wú)位置傳感器控制運(yùn)行狀態(tài)。預(yù)定位過(guò)程一般容易實(shí)現(xiàn)；在加速過(guò)程，加速曲線設(shè)計(jì)的好壞會(huì)影響電機(jī)啟動(dòng)的穩(wěn)定性；在切換階段，如切換不平滑有可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)啟動(dòng)失敗，因此三段式啟動(dòng)方法需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。

2升頻升壓?jiǎn)?dòng)方法

該方法的實(shí)現(xiàn)主要是依靠硬件電路，啟動(dòng)原理如圖1-1所示。電壓VCC接通以后，壓控振蕩器輸入端的電容 C 上的電壓Uc會(huì)逐漸提高，將Uc送入壓控振蕩器中，壓控振蕩器的輸出信號(hào)經(jīng)分頻以后再輸出，環(huán)行分配器通過(guò)接收分頻器輸出的時(shí)鐘信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換成換相信號(hào)控制逆變器各個(gè)功率管的導(dǎo)通與關(guān)閉。下端PWM電路在電壓Uc的控制下通過(guò)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比控制電機(jī)繞組電壓，繞組上的電壓和頻率會(huì)隨著Uc不斷增大而不斷提高。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行至反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)達(dá)到可以正常檢測(cè)的條件后，將Uc與設(shè)定的參考電壓在比較器里比較，進(jìn)行切換。

當(dāng)Uc到達(dá)預(yù)定值后，電機(jī)會(huì)切換至無(wú)位置傳感器控制運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)刷直流電機(jī)的啟動(dòng)完成。在規(guī)定的速度范圍內(nèi)，升頻升壓?jiǎn)?dòng)方法可實(shí)現(xiàn)在空載、輕載條件下的啟動(dòng)，但要根據(jù)電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)啟動(dòng)電路，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性。

3預(yù)定位啟動(dòng)法

在啟動(dòng)初始狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子初始位置的判定跟三段式啟動(dòng)的預(yù)定位過(guò)程一樣，確定初始位置后，根據(jù)功率管的導(dǎo)通次序，會(huì)預(yù)先設(shè)置好一個(gè)換相順序表。在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，每次按照設(shè)置好的換相順序控制電機(jī)不斷旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，同時(shí)不斷提高外施電壓的大小，這樣電機(jī)速度會(huì)不斷變快，反電勢(shì)也逐漸變大，在此加速過(guò)程中，當(dāng)能連續(xù)N次準(zhǔn)確地檢測(cè)到反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)后，判斷預(yù)定位啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，電機(jī)切換到無(wú)位置傳感器控制狀態(tài)運(yùn)行。該方法原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但只在電機(jī)空載啟動(dòng)和控制精度要求不高的場(chǎng)合適用，因此應(yīng)用范圍有限。

綜上所述，各種啟動(dòng)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和要求的不同可以選擇與之相適應(yīng)的電機(jī)啟動(dòng)方法，因此，無(wú)刷直流電機(jī)的啟動(dòng)技術(shù)存在很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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