劉磊 南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

關(guān)鍵字：無(wú)刷電機(jī) 有感模式 無(wú)感模式 反電動(dòng)勢(shì)

引言

無(wú)刷直流電機(jī)（簡(jiǎn)稱BLDCM）因?yàn)槿コ藫Q向器和電刷，不易產(chǎn)生摩擦火花、運(yùn)行聲音小、壽命長(zhǎng)、速度高等原因，收到了越來(lái)越多的認(rèn)可，而無(wú)傳感器BLDCM 的省去了傳感器，收到更多認(rèn)可，但也存在啟動(dòng)換相時(shí)間不準(zhǔn)確的問(wèn)題。如何克服電機(jī)使用過(guò)程中的傳感器位移和性能的劣變以及負(fù)載和環(huán)境參數(shù)的影響，以何種狀態(tài)為基準(zhǔn)，除了停機(jī)，如何通過(guò)對(duì)控制參數(shù)的實(shí)時(shí)優(yōu)化來(lái)改良對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，提升控制效率，值得探究。

1 傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器換相思路

在有感模式下，無(wú)刷電機(jī)的三個(gè)霍爾傳感器，空間上相差120 度，電機(jī)的轉(zhuǎn)子作為永磁體，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，他的磁場(chǎng)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)霍爾傳感器會(huì)按規(guī)律持續(xù)輸出180 度高電平；在高電平上升沿、下降沿就是相應(yīng)線圈的換相時(shí)刻；對(duì)于無(wú)感模式下，反電動(dòng)勢(shì)是正負(fù)皆有120 度平臺(tái)的梯形波，其過(guò)零點(diǎn)滯后30 度就是該線圈的換相時(shí)刻，各相線圈依據(jù)各自信號(hào)實(shí)施換相。

2 換相思路的改良

2.1 設(shè)置全工作時(shí)段采樣模塊

在功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)采樣時(shí)，采樣單片機(jī)端口設(shè)置為低，實(shí)現(xiàn)電壓讀?。辉陂_(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，采樣接單片機(jī)端口設(shè)置為懸浮輸入，直接實(shí)現(xiàn)電壓讀取，具體電路結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 全工作時(shí)段采樣模塊

2.2 回復(fù)的基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)立方法

回復(fù)的基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)立方法包括以PWM固定和換相點(diǎn)固定為基準(zhǔn)，在達(dá)到門限角速度ω0 之前，以霍爾傳感器信號(hào)上升沿為換相時(shí)刻，且換相時(shí)間保留120 度；超過(guò)門限角速度ω0 之后，設(shè)計(jì)反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻即換相時(shí)刻，通過(guò)PWM 固定和換相時(shí)刻固定，確立回復(fù)的基準(zhǔn)點(diǎn)。檢測(cè)無(wú)刷電機(jī)角速度是否超過(guò)門限角速度ω0，若是，反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)換相；若否，霍爾傳感器上升沿?fù)Q相；調(diào)整PWM 是最近的點(diǎn)，根據(jù)換相時(shí)間差距信息表修改最佳換相滯后時(shí)間，延時(shí)并運(yùn)行一圈；

重復(fù)以上步驟直至無(wú)刷直流電機(jī)勻速運(yùn)行。

2.3 構(gòu)建所述換相時(shí)間差距信息表

在PWM 取值固定模式下，以霍爾傳感器信號(hào)上升或下降沿為換相時(shí)刻，且換相時(shí)間保留120 度角度時(shí)間，記錄每一個(gè)換相時(shí)刻、反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻、當(dāng)前角速度ω、功率P、溫度、抖動(dòng)幅度；通過(guò)大數(shù)據(jù)擬合，以溫度變化低、振動(dòng)幅度小為佳得出尤其是在速度較低時(shí)的反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)擬合表達(dá)式；采用存儲(chǔ)法，存儲(chǔ)換相點(diǎn)信息，所述PWM 取值為30%或50%或80%或100%。

2.4 異常狀態(tài)的參數(shù)修正

當(dāng)無(wú)刷直流電機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)，對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行參數(shù)修正：

檢測(cè)無(wú)刷電機(jī)角速度是否超過(guò)門限角速度ω0，若是，反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)換相，；若否，霍爾傳感器上升沿?fù)Q相；調(diào)整PWM 是最近的點(diǎn)，根據(jù)換相時(shí)間差距信息表修改最佳換相滯后時(shí)間，延時(shí)并運(yùn)行一圈；重復(fù)以上步驟直至無(wú)刷直流電機(jī)勻速運(yùn)行。

3 結(jié)論

優(yōu)化了反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的檢測(cè)方法，使得驅(qū)動(dòng)板中MOS 管工作與否不影響狀態(tài)的采集，提高了驅(qū)動(dòng)板的工作效率；在有感方式下，提取并校準(zhǔn)推導(dǎo)無(wú)感模式下的相關(guān)反電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)，用于無(wú)感模式下的驅(qū)動(dòng)參數(shù)校準(zhǔn)，構(gòu)建相關(guān)參數(shù)表；

分別以功率、角速度、PWM 為固定因子，選擇換相時(shí)間點(diǎn)參考霍爾傳感器上升沿以及反電動(dòng)勢(shì)多零點(diǎn)狀態(tài)為基準(zhǔn)點(diǎn)，構(gòu)建了工作狀態(tài)下，因負(fù)載變化、溫升狀態(tài)異常下的非停機(jī)方式回復(fù)到動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)點(diǎn)的方法，并提供了依據(jù)參數(shù)表進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化的方法，提高了驅(qū)動(dòng)板工作效率。