基于二次定位的反电动势法在无刷直流电机控制系统中的应用

理器为 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ８ １ ２的无 位 置传 感 器 Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ控 制 系统 。
１ 反 电动 势过 零 检测 法 本 方 案 的控 制对 象 ， 是 两相 导 通 、 三 相 六拍 、 星形 接法 的方 波 型永 磁元 刷 直 流 电机 。该直 流 电机 工 作 时 ， 任 何 时 刻 它 都 只有 两相 导 通 ， 且 有六 个 状 态 。Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ运行时 ， 各 相 的反 电动 势 和 相 电流 的波 形 如 图 １ 所 示 。从 图 １中可
一
会 经 过零 点 两 次１ ２ １ 。 该 方 法 的 主要 目的是 先 检测 过零 点 的 位置 ， 然后在 零点之后延时 ３ ０ 。 电角 度 ， 接着控制 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ
， Ｉ ｄ ＼ ＼
、
， ｆ
＼
７
Ｉｂ
／
＼
／
转 子 位 置 的 信 息 。但 因为 Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ 中存 在位 置 传 感 器 ， 所
以它 也具 有 一些 缺 点 。首先 ， 位 置 传感 器 的较 多 连线 会 导 致 电机运 行 的可 靠性 降 低 ； 接着 ， 在 一 些如 潮 湿 、 高温 、 振
以看 出任 何 时 刻 都 只有 两 相 通 电 ， 且 剩 下 的 一相 不 导 通 。
题， 本 文 提 出转 子位 置 的二 次 定 位法 。首 先 ， 开 始起 动 时 ，
先 给 约 定 的 两 相绕 组 通 电 ，使 得 转子 磁极 稳 定 在 这 两 相 绕 组 合 成 磁 势 的轴 线 位 置 上 ，这 样 实 现 了转 子 的第 一 步
在 该 相 绕组 不 导 通 的 ６ ０ 。 电角 度 过程 中 ，该 相 的反 电动
势 要 么 从 正 电压 向负 电压 转 变 ， 或 由负 变 为 正 。 因 此 ， 该 反 电势 存 在 一个 过 零 点 ， 且 该 零 点位 于梯 形 斜 边 的 中Байду номын сангаас 。
无 刷 直 流 电 动机 每 转过 ３ ６ ０ 。 电 角度 ， 每 一 相 反 电 动 势 将
较 高的反 电动 势 法估 算转 子 的位 置 信 号 ， 并 为 克服 该 方 法在 电机 转 速较 低 时难 于检 测反 电势 的 困难 ， 提 出 了转
子 位 置 的二 次定 位 法 。相 较其 他 的 Ｂ Ｌ ＤＣ Ｍ 控 制 系统 ， 它具 有 转子 位 置检 测 准确 度 高的优 点 。
图１ Ａ、 Ｂ、 Ｃ 相 的 反 电 动 势 及 该 相 电 流 的 波 形
速较低时， 反 电动势 信 号较 弱 甚 至没 有 ， 难 于检 测 。 一 般 做 法 是 先 采 用 开 环 起 动 方 式 将 电 动 机 起 动 至 一 定 转 速
后， 能 检 测 到 反 电动 势 ， 然 后 切 换 到 闭 环 控 制 换 相 的 运 行
统 有 刷直 流 电机 中 ， 存 在 电刷 与换 向器 两 者 之 间 的接 触 。
因此 ， 它具 有 转 速 不 高 、 换 向火 花 产 生 电 磁 干 扰 、 可靠 性 低 等 一些 问题 。 所 以相 较 传统 的有刷 直 流 电机 ， Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ 具 有体积小 、 质 量轻 、 转速高 、 可 靠 性 好 等 诸 多 优 点 而被 广 泛应用。 传统的 Ｂ Ｌ Ｄ Ｃ Ｍ， 一 般是 通 过位 置 传感 器测 量 获 取
３２
现 代制 造 技 术与 装 备
２ ０ １ ４ 第５ 期总 第２ ２ ２ 期
基 于二次 定 位 的反 电动 势法 在无 刷 直 流 电机 控 制 系统 中 的应 用
王 为庆 韩 兴 国 覃金 昌
（ 桂林 航 天 工业 学 院 ， 桂林 ５ ４ １ ０ ０ ４ ）
摘 要 ： 介 绍 了一 个核 心 处 理 器为 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ８ １ ２的 无 位 置 传 感 器 Ｂ Ｌ ＤＣ Ｍ 控 制 系统 。该 系统 采 用可 靠性
＼ ｆ Ｊ ＼ Ｉ ｃ ／
、 ＼ ＼ ／ ＝ ＝ ｗ ｔ
动 较 恶 劣 的 环境 中 ，会 使 位 置 传 感器 分辨 率 降低 或 运 行
不好 ； 再者 ， 位置传感器不仅导致增加 电机的体积 ， 而且 降 低 它 的性 价 比 。因此 针对 位 置传 感 器 的这 些 问题 ， 本 文
初 定 位 。 如 图 ２中 的 ａ所 示 ， 当 定 子 绕 组 Ａ、 Ｂ相 通 电 （ 电
流 从 Ｂ流 向 Ａ） ， Ｃ相 断 开 时 ，转 子 将 会 强 行 定 位 在 合 成 磁势 Ｆ ａ的方 向上 。但是 ， 由于 转 子位 置 不确 定 ， 若 在定 位 时转 子 恰 好 处 于 图 ２中 的 ｂ所 示 位置 ，那 么 转 子 将 不 会
关 键词 ： 二 次 定 位 反 电 动 势 无 刷 直 流 电 机 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ８ １ ２
引 言
＼
： ｝ ０。
０
ｌ ｕ
ｕ ’ ｄ、
在 各种 类 型 的电 动机 中 ，直流 电 动 机具 有 调 速性 好 、
动 态特 性 好 、 过 载能 力 强 、 运 行 效率 高 等 一些 优 点…。 在传
旋 转 到 图 ２中 ａ所示 位 置 。所 以 ， 定位 失 败 。 为解决 这 一
问题 ， 本 文 提 出转 子位 置 的二 次 定位 法 。在 第一 步 初 定位
的基 础上 ，再 进 行 转 子位 置 的第 二 次 定 位 。第 一 步 初 定
位， 先 将 Ａ、 Ｂ相 通 电 （ 电 流从 Ｂ流 向 Ａ） ， Ｃ相 断 开 ， 保 持
采 用 可 靠 性 较 高 的 反 电动 势 法 估 算 转 子 的位 置 信 号 ， 为 克 服 该 方 法 在 电 机 转 速 较 低 时难 于 检 测 反 电势 的 困难 ，
本 文 提 出了 转子 位 置 的二 次 定 位 法 ，设 计 了一 个 核 心 处
状 态 。为 解 决 电机 转 速 较 低 导 致 反 电 动势 难 于 检 测 的 问