第40卷第1期2010年1月东南大学学报(自然科学版)JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Vol.40No.1Jan.2010doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2010.01.017基于直接反电动势法的无刷直流电机准确换相新方法林明耀周谷庆刘文勇(东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心,南京210096)(东南大学电气工程学院,南京210096)摘要:分析了上桥臂PWM调制、下桥臂恒通调制方式时的端电压波形,讨论相应的反电动势过零点检测方法.在PWM调制信号开通状态结束时刻对端电压进行采样,由软件算法确定反电动势过零点.针对电机运行时存在超前换相或滞后换相的情况,通过设置合理的延迟时间来实现最佳换相.针对实际电机存在反电动势过零点分布不均匀的情况,根据过零点间隔时间存在着周期性规律,提出一种新的延迟时间设置方法,使换相点位于相邻过零点的中间位置,实现了电机的准确换相.实验验证了所提出方法的可行性和有效性.关键词:反电动势法;端电压;过零点检测;换相;无刷直流电机中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号:1001-0505(2010)0120089206Newaccuratecommutationmethodbasedondirectback2EMFmethodforbrushlessDCmotorLinMingyaoZhouGuqingLiuWenyong(EngineeringResearchCenterforMotionControlofMinistryofEducation,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)(SchoolofElectricalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Thesensorlesscontroldriveforbrushlessdirectcurrentmachine(BLDCM)isinvestigatedbasedondirectbackelectromotiveforce(back2EMF)detectionmethod.Theterminalvoltagewave2formisanalyzedfortheH_pwm2L_ontypeofmodulation,andthezero2crossingpointdetectionmeth2odsarediscussed.Theterminalvoltageissampledattheendofpulsewidthmodulation(PWM)on2stateandthezero2crossingpointisextractedfromtheproposedalgorithm.Theeffectsoftheleadingandthelaggingcommutationontheoperationperformanceareanalyzed,andtheconditionoftheopti2malcommutationispresented.Becausethezero2crossingpointsdistributeasymmetricallyintheBLD2CM,anewsettingmethodofdelaytimeissuggestedandthemoreaccuratecommutationsarea2chieved.Theexperimentresultshaveverifiedthefeasibilityandvalidityoftheproposedmethod.Keywords:backelectromotiveforcemethod;terminalvoltage;zerocrossingpointdetection;com2mutation;brushlessdirectcurrentmachine收稿日期:2009205227.作者简介:林明耀(1959—),男,博士,教授,mylin@seu.edu.cn.基金项目:江苏省自然科学基金资助项目((BK2008306).引文格式:林明耀,周谷庆,刘文勇.基于直接反电动势法的无刷直流电机准确换相新方法[J].东南大学学报:自然科学版,2010,40(1):89294.[doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2010.01.017]无刷直流电机(BLDCM)具有结构简单、运行效率高和调速性能好等优点,在工业和商业领域得到广泛应用.近年来,无刷直流电机的无位置传感器控制一直是国内外的研究热点,较为常见的转子位置信号检测方法有反电动势法、定子电感法、续流二极管法、磁链估计法和状态观测器法等[122],其中反电动势法最为有效实用.文献[3]在低速和高速时,分别在PWM关断和开通阶段检测反电动势,采用2个不同的参考电压获得反电动势过零点,而不需位置传感器和电流传感器,但增加了硬件电路的复杂性.文献[4]通过比较悬空相绕组端电压和逆变器直流环中点电压的关系,获得反电动势过零点.该方法无需重构电机中性点,不使用滤波电路,但需采用硬件电路比较得到过零点.文献[5]提出了在on_pwm调制方式时的反电动势过零点检测方法,采用内置AD的微控制器在PWM开通时检测悬空相端电压,软件算法中使用简单的代数运算,获得准确的过零点信号.目前,关于反电动势法的研究多集中在反电动势过零点的检测电路方法和由滤液电路引起的相位误差的消除或补偿方法,但在准确换相方面的研究尚不够深入.1直接反电动势法原理无刷直流电机一般采用“两相导通三相六状态”运行方式,每个工作状态只有两相绕组导通,第三相绕组处于悬空状态,被用来检测反电势过零点....
