(4)

，，

　　忽略电阻的影响，由方程(4)得

(5)

　　同理，由图5(b)端电压方程得

(6)

　　比较(5)、(6)式，可得两种调制方式下B相续流变化情况如表1所示。

　　在PWM斩波导通期间，即开关管V1、V2导通时，电动机端电压随Ui变化。由表1可知在B、C相换相期间，双斩调制方式下Ui波动较大，从而电动机端电压波形同样有较大的畸变，不适合应用于反电势检测方法。因此本文中采用单斩调制方式控制电动机换相。

　　表1 B相续流变化

　　3 电机起动过程

　　无位置传感器BLDCM静止状态下，转速为零，其定子绕组中没有反电势产生，转子初始位置不能确定。因此，必须采用离线的方法使BLDCM达到一定的转速，当反电势足够大时再切换到自同步运行方式，即无位置传感器控制方式。本文中采用同步起动方法，即首先给任意的两相定子绕组通电，将转子定位到已知的位置，然后由控制器离线给出频率逐渐增加的换相信号，使电机加速[1]。控制器产生的同步信号计算方法如下[4]：

r/min (7)

　　n ——为电机转速;

　　P ——电机转子极对数;

　　Tx——同步信号周期;

　　Tx递减函数如下：

　　Tx=(Tx-1)-(Tx-1)/12 (8)

　　起动测试结果表明，电机转速在300r/min到1000r/min之间进行状态切换效果最佳。

　　4 实验结果分析

　　为了验证上述对无位置传感器BLDCM反电势检测方法分析的正确性，设计了如图6所示的实验系统。本系统以小型BLDCM做为控制对象(额定参数：24V、30W、3200r/min、P=2);控制核心采用电机专控单片机;逆变器按传统六开关拓扑结构构建。

　　图7为实验中检测电路测到的UN、Va及其输出的换相信号Sa波形。可以看出在UN和Va的交点处，Sa出现正负跳变，与分析结论吻合。但由于低通滤波器的存在，Va波形不再是理想的梯形波，而是变的比较平滑。

图6 系统控制框图

　　图7 A相换相分析图

　　(a)PWM-ON调制方式

　　(b) H-PWM-L-ON调制方式

　　(c) H-PWM-L-PWM调制方式

　　图8 A相端电压波形

　　图8为以上三种调制方式下电动机A相端电压实测波形。(c)图中端电压毛刺明显大于(a)、(b)图，可见双斩调制方式下端电压畸变大于单斩调制方式下端电压畸变，与分析结果吻合。电动机运行结果也表明，当转速相同时，单斩方式下电机运行稳定、噪声小。

　　在PWM-ON和H-PWM-L-ON两种单斩调制方式下，端电压波动较小。但是从开关损耗和散热角度来看，PWM-ON调制方式下每个开关管轮流导通、常开和关断，可以均匀地散热，因此PWM-ON调制方式比较好。

　　4 结 论

　　本系统通过采用PWM-ON调制方式，实现了BLDCM的稳定运行和无失步换相的目标。并通过同步起动方式，完成BLDCM静态时的起动。实现反电势检测法在无位置传感器BLDCM中的应用。

　　参考文献

　　[1] 张磊,翟文龙,陆海峰,肖伟. 一种新颖的无刷直流电机无位置传感器控制系统. 电工技术学报,2006.

　　[2]杨燕,焦振宏,王崇武,袁林兴. PWM调制方式对无刷直流电动机反电势的影响. 微电机, 2006.

　　[3] 刘军,李天舒. 无刷直流电机的反电势法研究. 电器技术, 2006.

　　[4] KENICHI IIZUKA et al., “Microcomputer Control for Sensorless Brushless Motor”, IEEE Trans. IND. Appl., VOL. IA-21, MAY/JUNE 1985.

　　[5] 解恩,刘卫国,杨前,候红胜. 无刷直流电动机电流波形分析. 微特电机, 2007.

 2/2   首页 上一页 1 2