无刷直流电机常用三种无位置控制方法

  1. 反电动势法具体划分可分为端电压法、线电压法、反电动势积分法、虚拟中性点法等。
  2. 端电压法:由电机的电压方程易知,无刷直流电机理想的端电压和反电动势具有相同的过零点,通过提取悬空相相电压经过滤波后的过零点就可以得到反电动势过零点,根据反电动势过零点滞后30°即为换相点这一原理,在采集到三路相电压的过零点延迟30°电角度即可得到一个电周期的6个换相时刻。传统的相电压法一般需要利用大小相等的三相电阻对称星型网络构造一个虚拟电机中性点,然后通过比较非导通相与虚拟中性点间的电压大小来获取反电动势过零点。这个方法需要重构电机的中性点,虚拟中性点的三个参数会影响到中性点电压的精确度,并且采样的端电压中包含高频PWM信号,需要低通滤波器滤除高频PWM,这会使过零点产生滞后的换相信号,影响电机的运行。综上,端电压法虽然简单容易实现,但是还是存在很多不足之处需要改进。
  3. 线电压法:根据无刷直流电机的等效电路分析,线电压差与反电动势具有相同的过零点,按次序检测线电压差可以得到三路反电动势的过零点,并且通过分析,线电压差为反电动势幅值的3倍,相当于对反电动势具有放大作用,这比端电压法具有更宽的转速范围,但是过零点仍然受到滤波器以及续流的影响。
  4. 转子磁链法:转子磁链法分为磁链观测法和磁链函数法。磁链观测法通过测量电机的相或者相或线电压和电流,进行积分运算得到转子磁链值,但是该方法在低速条件下仍然具有较大的估计误差,不适用于全速段运行的无刷直流电机,并对电压进行积分运算会积累误差,检测到的换相点不准确,因此这种方法在工业生产具有局限性。与之对比磁链函数法不依赖与转速大小,该方法利用电机等效电压模型构造一个转子磁链函数获得换相信号,电机等效电路为 

 

分析表明在该函数一个电周期内的极值处恰好对应于电机的最佳换相点,如下图所示。

 

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