直流无刷电机反电动势过零检测方法汇总精选文档
直流无刷电机反电动势过零检测方法汇总
直流无刷电机反电动势过零检测方法一般的永磁无刷直流电机是由三相逆变桥来驱动的，根据转子位置的不同，为了产生最大的平均转矩，在一个电角度周期中，具有6个换相状态。
在任意一个时间段中，电机三相中都只有两相导通，每相的导通时间间隔为120°电角度。
例如，当A相和B相已经持续60°电角度时，C相不导通。
这个换相状态将持续60°电角度，而从B相不导通，到C相开始导通的过程，称为换相。
换相的时刻取决于转子的位置，也可以通过判断不导通相过零点的时刻来决定。
通过判断不导通相反电动势过零点，是最为常用也最为适合的无位置传感器控制方法。
反电动势过零点的检测方法是，通过测量不导通相的端电压，与电机的绕组中点电压进行比较，以得到反电动势的过零点。
但对于小电枢电感的永磁无刷直流电机，在许多情况下，绕组中点电压难以获取，并且需要使用电阻分压和进行低通滤波，这样会导致反电动势信号大幅地衰减，与电机的速度不成比例，信噪比太低，另外也会给过零点带来更大的相移。
与上面的方法相比，更为常用的是虚拟中点电压法。
假设A相和B相导通，则A和B两相电流大小相等，方向相反，C相电流为零，则根据永磁无刷直流电机数学模型有根据上述方程，将不导通相的端电压与所计算的虚拟中点电压进行比较，也可以获得反电动势的过零点。
这种方法十分简单，实现也比较方便。
但是，由于无刷直流电机按一定频率进行PWM斩波控制，其计算出的虚拟中点电压也会随着PWM的高低电平而发生相同频率的在电源和地电平之间的变化。
这样，就会带来极大的共模电平和高频噪声，会影响反电动势过零点检测的精确性。
同样，和中点比较法一样，这种方法也必须要对绕组端电压进行分压和低通滤波。
这样，在一个PWM周期中，电枢绕组相电流就必然存在断续状态。
速度提高时，电枢绕组中会产生峰峰值极大、频率很高的反电动势。
由于以上特点，一些普遍采用的BLDC无位置传感器的控制方法均不适合。
现有的无位置传感器的控制方法，如端电压检测法和转子位置估计法等，将很难得到良好的控制效果，其理由如下所述：首先，无刷直流电机要求在电机转速提高的过程中，采用现有的端电压与中点电压比较的方法，要对三相绕组进行分压阻容滤波，计算出不导通相反电动势的过零点，再延后一定时间进行换相。
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。
反电动势过零点检测法的研究[1]
![反电动势过零点检测法的研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5083fc0c79563c1ec5da713b.png)
绕组的相电压大小等于其反电动势，所以采用图３所 示的电路检测时，反电动势的检测方程组为：
烄Ｅａ＝Ｕａ 烅Ｅｂ＝Ｕｂ 。 ………………………………… （１２） 烆Ｅｃ＝Ｕｃ
图 ３ 相 电 压 检 测 电 路
由图３可知，不需要计算电动机的中性点，因为 当采用相电压检测电路检测反电动势时，可以直接检 测到相电压。检测到 反 电 动 势 过 零 点 后， 再 推 迟 ３０° 电角度即为无刷直流电动机的换相点。最后按照一定 顺序切换相应的功率开关完成对电机的控制。 ３ 结 论
即ａ、ｂ 两 相 电 流 大 小 相 等， 方 向 相 反，Ｅａ ＝ －Ｅｂ。 将 式 （１）与 式 （２）相 加 可 以 得 到 中 点 电 压 Ｕｎ ：
Ｕｎ＝
１ ２
（Ｕａ
＋Ｕｂ）
。
…
……
…
……
…
……
…
（５）
櫜 山西省教育厅高校科技开发项目 （２０１０１１６） 收 稿 日 期 ：２０１１－１２－１２ 作 者 简 介 ： 赵 奇 （１９８７－ ），男 ，山 西 临 汾 人 ，在 读 硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 ：先 进 制 造 技 术 。
· １６６ ·
机 械 工 程 与 自 动 化 ２０１２年第１期
再 将 式 （５）代 入 式 （４）可 以 得 到ｃ 相 反 电 动 势 过 零 点检测公式：
Ｅｃ＝Ｕｃ－
１ ２
（Ｕａ
＋Ｕｂ）
。
……………………
（６）
同理可以得到ａ 相、ｂ 相 的 反 电 动 势 过 零 点 检 测
ＺＨＡＯ Ｑｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ ｂａｃｋ－ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ （ＥＭＦ）ｚｅｒｏ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｂａｃｋ－ＥＭＦ ｚｅｒｏ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｔｅｍｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ；ｂａｃｋ－ＥＭＦ ｚｅｒｏ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｔｅｒｍｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ；ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ
无刷直流电动机的反电势过零检测法研究
０ 引 言
研究 人员 提 出 了多 种 无 位 置传 感 器 无 刷 直 流
电动机 转 子 位 置 检 测 的方 法 ，如 ：反 电 势 法 、扩
、 、
～
—
—＼
～
—
一
∞
展 卡尔 曼滤 波 法 及 磁 链 估 计 法 等 。其 中 ，反 电势 法控 制 算 法 简 单 ，软 硬 件 容 易 实 现 ，可 靠 性 高 ， 是最常 用 的一 种 控 制 方 法 ＿ 。此 种方 法 是 利 用 电 １ 机旋转 时 各 相 绕 组 内反 电 势 信 号 控 制 换 向。其 检 测主要 有 ３种 方 法 ：过 零 检测法 、锁相 环技 术法 和 逻辑 电平积 分 比较法 。而 在此 ３ 方 法 中尤 以过零 种 检测法 最 为 常 见 ，因 此 本 文 着 重 介 绍 反 电势 过 零
三相六 状 态 Ｐ ＷＭ 调 制 方 式 。反 电势 波 形 如 图 １ ，
Ｕ ＋ ＋警 肘 ＋ （ ａ． ￡ 肘 ＋鲁 ｅ ＝ ＋ ａ １ ｉ“ ＋ ） Ｒ 警 ａ
式 中 ，ｕ 为 相绕 组相 电压 （ ；Ｒ Ｖ） 为相 绕 组相 电
阻 （ ；ｉ ｂ Ａ、Ｂ Ｑ） 、ｉ为 、Ｃ三相 相 电流 （ ； Ａ）
无刷直流电动机的反电势过零检测法研究
李天舒 刘
军
的大小 相等 、方 向相 反 ，因 此 这 两 项 互 感 电 势 相 互 抵消 。即 当 Ａ 相 绕 组 悬 空 时 ，电 压平 衡 方 程 式 可化简 为 ：
・－－－— —
若 Ａ相 悬空 ，绕组 中无 电流 ， （ ）式 中第 一 １ 项定 子 绕 组 电压 、第 二 项 电 流 变 化 引 起 的 自感 电
动 势为 零 ；第 三 、第 四项 为 互感 电 势 。 因 为 电 流
基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理
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基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理
基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理一、引言大家好，今天我要给大家聊聊一个很有趣的话题：基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理。
让我们来搞清楚什么是无刷直流电机。
简单来说，无刷直流电机就是一种不用刷子的电机，它的转子上有很多小小的磁铁，这些磁铁通过电流的磁场作用来实现转动。
而我们今天要讲的这种控制方法，就是如何让这些小磁铁更加听话地完成任务。
二、无刷直流电机的特点1. 高效率：无刷直流电机的效率比有刷直流电机高很多，因为它没有刷子，所以摩擦损耗大大降低。
2. 高速度：无刷直流电机的速度可以非常快，而且随着电压的提高，速度还会越来越快。
3. 高可靠性：无刷直流电机的结构简单，没有易损件，所以故障率很低。
4. 大扭矩：无刷直流电机的最大扭矩比有刷直流电机大很多，这使得它在很多场合都能胜任重活。
三、反电动势过零检测法的基本原理那么，我们如何让这些小磁铁更加听话地完成任务呢？这里就要用到反电动势过零检测法了。
简单来说，反电动势过零检测法就是在电机运行过程中，通过检测电流和磁场的变化，判断电机是否到达了最大扭矩点。
当达到最大扭矩点时，我们就可以对电机进行控制，让它继续保持这个状态，从而实现更高效、更稳定的运行。
四、反电动势过零检测法的具体实现现在我们来看看反电动势过零检测法是如何具体实现的吧。
我们需要在电机的转子上安装一个位置传感器，用来检测磁铁的位置。
然后，我们还需要在定子上安装一个电流传感器，用来检测电流的大小。
接下来，我们就需要将这两个传感器的数据进行处理了。
当我们将这两个传感器的数据输入到控制器中时，控制器会根据一定的算法来判断电机是否到达了最大扭矩点。
如果到达了最大扭矩点，控制器就会让电机继续保持这个状态；如果没有到达最大扭矩点，控制器就会对电机进行调整，让它尽快达到最大扭矩点。
五、反电动势过零检测法的优势那么，反电动势过零检测法有哪些优势呢？它可以实现更高效、更稳定的运行。
因为它可以在电机到达最大扭矩点时立即进行控制，所以可以避免因过早或过晚进行控制而导致的能量浪费。
直流无刷电机反电动势过零检测方法汇总
直流无刷电机反电动势过零检测方法汇总The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020直流无刷电机反电动势过零检测方法一般的永磁无刷直流电机是由三相逆变桥来驱动的，根据转子位置的不同，为了产生最大的平均转矩，在一个电角度周期中，具有6个换相状态。
在任意一个时间段中，电机三相中都只有两相导通，每相的导通时间间隔为120°电角度。
例如，当A相和B相已经持续60°电角度时，C相不导通。
这个换相状态将持续60°电角度，而从B相不导通，到C相开始导通的过程，称为换相。
换相的时刻取决于转子的位置，也可以通过判断不导通相过零点的时刻来决定。
通过判断不导通相反电动势过零点，是最为常用也最为适合的无位置传感器控制方法。
反电动势过零点的检测方法是，通过测量不导通相的端电压，与电机的绕组中点电压进行比较，以得到反电动势的过零点。
但对于小电枢电感的永磁无刷直流电机，在许多情况下，绕组中点电压难以获取，并且需要使用电阻分压和进行低通滤波，这样会导致反电动势信号大幅地衰减，与电机的速度不成比例，信噪比太低，另外也会给过零点带来更大的相移。
与上面的方法相比，更为常用的是虚拟中点电压法。
假设A相和B相导通，则A和B两相电流大小相等，方向相反，C相电流为零，则根据永磁无刷直流电机数学模型有根据上述方程，将不导通相的端电压与所计算的虚拟中点电压进行比较，也可以获得反电动势的过零点。
这种方法十分简单，实现也比较方便。
但是，由于无刷直流电机按一定频率进行PWM斩波控制，其计算出的虚拟中点电压也会随着PWM的高低电平而发生相同频率的在电源和地电平之间的变化。
这样，就会带来极大的共模电平和高频噪声，会影响反电动势过零点检测的精确性。
同样，和中点比较法一样，这种方法也必须要对绕组端电压进行分压和低通滤波。
这样，在一个PWM周期中，电枢绕组相电流就必然存在断续状态。
无刷直流电机无传感器反电势过零检测及校正
作 者 简 介 ：王Fra bibliotek辉（９４ ）女 ． １７ 一 ． 吉林 长春 人 ， 春工 业 大 学 硕 士 研 究 生 ． 要 从 事 电 力 电 子 与 电力 传 动 方 向 研 究 ． 长 主
维普资讯
３ ４
长 春 工 业 大 学 学 报（ 自然 科学 版）
第２ ７卷
２ 反 电势 与 端 电 压 关 系
一
不 对 称 和 终 端 电 压 测 量 电 阻 桥 的 不 对 称 而 产 生 ， 同的应 用 场合 这种 不平 衡 会不 同 ， 以被 不 可 近似认 为是 机械 速 度 的一 种 线性 功能 。这 种不平 衡 会给 反 电动势 检 测 结 果 带 来 很 大 的误 差 ， 为解
！ 璺！ 堡 ！
曼 旦 呈 旦一
文 章 编号 ：１０ —９ ９ ２０ ） １０ ３—３ ０ ６２ ３ （０ ６ Ｏ—０ ３０
无刷 直 流 电机 无传 感 器反 电势 过零 检 测及 校 正
王 辉 杨 海 张建 生。 ， ，
（ ． 春 工 业 大 学 电气 与 电子 工 程 学 院 ，吉林 长春 １０ １ ｌ２ １长 ３０ ２ ．长 春税 务 学 院 信 息 经 济 学 院 ， 林 长 春 １０ １ ｌ 吉 ３０ １
动［ 。因此 ， １ ］ 一般 的无 刷 直 流 电机 都 应 配 备 转 子
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图 １ 无 刷 直 流 电机 主 回路
逆 变器 由 白关 断 功 率 器 件 和 续 流 二 极 管 构 成， 三相定 子 绕 组 为 Ｙ 型 连 接 ， 用 两 两 通 电 方 采
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直流无刷电机反电动势过零检测方法
一般的永磁无刷直流电机是由三相逆变桥来驱动的，根据转子位置的不同，为了产生最大的平均转矩，在一个电角度周期中，具有6个换相状态。
在任意一个时间段中，电机三相中都只有两相导通，每相的导通时间间隔为120°电角度。
例如，当A相和B相已经持续60°电角度时，C相不导通。
这个换相状态将持续60°电角度，而从B相不导通，到C相开始导通的过程，称为换相。
换相的时刻取决于转子的位置，也可以通过判断不导通相过零点的时刻来决定。
通过判断不导通相反电动势过零点，是最为常用也最为适合的无位置传感器控制方法。
反电动势过零点的检测方法是，通过测量不导通相的端电压，与电机的绕组中点电压进行比较，以得到反电动势的过零点。
但对于小电枢电感的永磁无刷直流电机，在许多情况下，绕组中点电压难以获取，并且需要使用电阻分压和进行低通滤波，这样会导致反电动势信号大幅地衰减，与电机的速度不成比例，信噪比太低，另外也会给过零点带来更大的相移。
与上面的方法相比，更为常用的是虚拟中点电压法。
假设A相和B相导通，则A和B两相电流大小相等，方向相反，C相电流为零，则根据永磁无刷直流电机数学模型有
根据上述方程，将不导通相的端电压与所计算的虚拟中点电压进行比较，也可以获得反电动势的过零点。
这种方法十分简单，实现也比较方便。
但是，由于无刷直流电机按一定频率进行PWM斩波控制，其计算出的虚拟中点电压也会随着PWM的高低电平而发生相同频率的在电源和地电平之间的变化。
这样，就会带来极大的共模电平和高频噪声，会影响反电动势过零点检测的精确性。
同样，和中点比较法一样，这种方法也必须要对绕组端电压进行分压和低通滤波。
这样，在一个PWM周期中，电枢绕组相电流就必然存在断续状态。
速度提高时，电枢绕组中会产生峰峰值极大、频率很高的反电动势。
由于以上特点，一些普遍采用的BLDC无位置传感器的控制方法均不适合。
现有的无位置传感器的控制方法，如端电压检测法和转子位置估计法等，将很难得到良好的控制效果，其理由如下所述：
首先，无刷直流电机要求在电机转速提高的过程中，采用现有的端电压与中点电压比较的方法，要对三相绕组进行分压阻容滤波，计算出不导通相反电动势的过零点，再延后一定时间进行换相。
但是，这样得到的反电动势过零点会因为无刷直流电机转速提高而产生过大的相移，导致当检测到反电动势过零点后，真正的换相点已经过去，从而造成换相失误。
另外，现有的转子位置估
计法，在高速时必须以极高的采样频率对永磁无刷直流电机中多个物理量进行测量，然后运行复杂的算法估计出转子位置，这样即使采用主频较高的控制器，也很难实时得到精确的位置信号。
并且，随着电机转速的提高，位置估计算法难以及时地计算出当前电机转子的位置情况，对于转速范围较大的情况，无位置传感器的检测难以实现。
其次，现有的无刷直流电机无位置传感器的控制方法一般只适用于绕组相电流不存在断续状态的情况。
而当永磁无刷直流电机电枢电感较小时，在一个PWM周期中，则可能出现绕组相电流断续状态。
当相电流从续流状态向断流状态突变时，由于三相逆变桥中功率管的寄生电容和电枢绕组中的电感和电阻相互作用，端电压会存在二阶阻尼振荡过程。
在振荡过程中，将检测到的电枢绕组端电压应用于无位置传感器的换相中，会得到不正确的结果。
因此，使用现有的无位置传感器的控制方法，应用于小电枢电感的磁悬浮飞轮用无刷直流电机上，都无法得到良好的控制效果。