无刷直流电机控制研究+Matlab仿真模型(6)
图2-7 霍尔集成电路
它通过简单的开环放大器来驱动输出级。霍尔集成电路按功能分有线性型和开关型两种。一般无刷直流电机的位置传感器宜选用开关型。
霍尔元件安放在电机的固定位置，将霍尔元件安放到电机的定子是比较复杂的，因为如果安放时位置没有和转子的磁场相切那么就可能导致霍尔元件的测量值不能准确的反应转子当前的位置，鉴于以上原因，为了简化霍尔元件的安装，通常在电机的转子上安装一颗冗余的磁体，这个磁体专门用来感应霍尔元件，这样就能起到和转子磁体感应的相同效果，霍尔元件一般按照圆周安放在印刷电路板上并配备了调节盖，这样用户就可以根据磁场的方向非常方便的调节霍尔元件的位置以便使它工作在最佳状态。 霍尔元件位置的安排上，有 60°、120°、240°等多种形式。
2.3.2 无位置传感器检测法
无位置传感器控制技术是无刷直流电机研究的热点之一，国内外众多学者已经对此展开了相关研究，并取得了阶段性成果。无位置传感器控制方式下的无刷直流电机具有可靠性高、抗干扰能力强等优点，同时在一定程度上克服了位置传感器安装不准确引起的换相转矩波动。
发展无位置传感器控制技术是因为位置传感器的存在限制了无刷直流电机在某些特定场合下的应用，这主要体现在：
①置传感器可能使电机尺寸增大；
②位置传感器使电机与控制系统之间导线增多，使系统容易受外界干扰影响；
③位置传感器在高温、高压和湿度较大等恶劣工况下运行时灵敏度变差，系统运行可靠性降低；
④位置传感器对安装精度要求高，机械安装偏差引起的换相不准确直接影响电机的运行性能。因此无位置传感器控制技术越来越受到重视，同时，随着检测手段、控制技术的发展以及微控制器性能的提高，无位置传感器控制技术得到了迅速发展，部分技术已经实用化。依据检测原理的不同，无刷直流电机无位置传感器控制方法主要包括反电势法、磁链法、电感法以及人工智能发等。
在各种无位置传感器控制方法中，反电势法是目前技术最成熟、应用最广泛的一种位置检测方法。该方法将检测获得的反电势过零点信号延迟30°电角度，得到吹冰个离散的转子位置信号，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，进而实现无刷直流电机的无位置传感器控制。无刷直流电机反电势过零点与换相时刻的对应关系如图所示。图2-8中，eA、eB、eC为相位互差120°电角度的三相梯形波反电势，Q1~Q6为一个周期中的吹冰个换相点，分别滞后相应反电势过零点30°电角度。
图2-8反电动势控制原理
还有一方面需要考虑：当电机转速比较低的时候，反电动势会比较小，以致过零检测电路无法正常检测，因而难以实现电机自启动。而转子初始位置的确定是无刷直流电机控制系统稳定启动的基础，直接影响系统最大启动转矩和最小启动时间。目前，在无位置传感器控制算法中，转子初始位置的估值主要是电感法。电感法通过給定子绕组注入特殊的短时脉冲电压，然后根据在一定时间间隔内电流响应的大小判断各个绕组电感差异，由电感差异来确定电机初始位置。由于永磁体的磁阻大，绕组电感小，电感法判断转子初始位置计算量大且需要精确测量电流。另外一种为转子定位法，该方法通过给某特定项绕组通电，是电机转子固定到预定位置，从而将电机转子位置有未知转换为已知。转子定位法使用简单，但对整个启动过程而言，启动前转子初始位置未知，电机可能会出现反转且定位期间电流较大。对于反电势控制方法，启动方法目前主要有：三段式启动法、预定位启动法，升频升压同步启动法、电压插值启动法。