无位置传感器控制原理

问题描述

精选答案

链观测法

电机磁链信号和转子位置直接相关， 因此可以通过转子磁链的值来确定转子位置信号。

但电机转子磁链不能直接检测得到。为了获得电机转子磁链值，必须先测量电机的相电压和电流， 建立不依赖于转子速度而与转子磁链直接相关的函数方程，计算磁链值。

这种方法计算量大，而相电压和电流中含有大量的干扰信号，准确测量又需要很高的软硬件成本，因此很少采用。

02

反电势过零检测法

在无刷直流电机中，绕组的反电势通常是正负交变的，当某相绕组的反电势过零时，转子直轴恰好与该相绕组轴线重合，因此只要检测到各相反电势的过零点，就可获知转子的若干个关键位置，从而省去转子位置传感器，实现无位置传感器无刷直流电机控制。这是目前应用最广泛的无位置传感器 BLDCM 控制方法。

这种方法的缺点是静止或低速时反电势信号为零或很小，难以准确检测绕组的反电势，因而无法得到有效的转子位置信号，系统低速性能比较差，需要采用开环方法进行起动；另外，为消除PWM调制引起的干扰信号，需要对反电势信号进行深度滤波，这样造成与电机转速有关的信号相移，为了保证正确的换相需要对此相移进行补偿。

03

反电势三次谐波积分法

由于BLDCM的反电动势为典型的梯形波，它包含了基波及其高次谐波分量，通过对电枢三相相电压的简单叠加，就可以获得3次谐波及其奇数倍谐波，可以从中提取反电动势的3次谐波分量，并进行积分，积分值为零时即得功率器件的开关信号。

反电动势3次谐波信号的获取有两种方式：一种利用电机中性点和并联于电机三相绕组端的星形电阻的中性点来得到反电动势的3次谐波分量；在没有中性点引出的电机，可以利用直流侧中点电压和星形电阻网络的中性点来获得反电动势的3次谐波分量；然后对获得的信号进行滤波，滤掉3次谐波的高次分量，由于高次分量的最低为9倍的基波频率，对滤波器要求低。

因而它比反电动势直接过零比较有更宽的运行范围。这种方法避免了逆变器开关造成的干扰，但是3次谐波的幅值小于反电势的幅值，不易检测，特别是低速的情况下，3次谐波信号更弱，难以获得转子位置信号。