关键字 |
| 无刷直流电机(刷),EMF,零交叉检测(ZDC)。 |
介绍 |
| 无刷直流(刷)汽车越来越广泛地应用于各种应用在工业自动化和家用电器,因为他们更高的效率,无声的行动,形成紧凑,可靠性和低维护。近年来很多研究无刷直流电机的无传感器控制技术进行了试验。 |
| 无刷直流电机的结构是图1所示。由无刷直流电机的直流无刷驱动系统,控制电路和传感器的位置信息。 |
| 在一个位置的直流无刷电动机驱动系统从霍尔效应传感器获得的信息输出。 |
| 以前转子位置信息是由间接传感back emf的三个电机终端电压的三相电机。BLDCM的两种典型的控制方法是方波控制方法,另一个是正弦电流控制方法。位置信息的准确性是不同的两种控制方法。本文提出了技术是“反电动势ZCD”是用来确定少传感器无刷直流电机的转子位置检测技术控制。EMF是获得供应,分压器与低通滤波器和比较器电路。此回EMF时发送给过零检测器电路位置脉冲用于转子位置检测。大厅位置脉冲与脉冲及其相位差。当电机在静止条件下EMF将是零,所以不能确定转子位置。确定转子位置停滞和运行条件使用EMF ZCD方法。 |
无传感器运行刷 |
| 无刷直流马达(刷),与他们的梯形电动势(EMF)配置文件,需要六个离散变频运行的转子位置信息。这些通常是由霍尔效应开关传感器放置在电动机。然而,一个众所周知的事实是,这些传感器有许多缺点。他们增加电机的成本,需要特殊的机械安排安装。此外,霍尔传感器是温度敏感,因此限制电动机的运行。他们可能会降低系统的可靠性,因为额外的组件和连接。所以传感器方法是在严酷的环境下使用的可靠的方法。有两个独立的方法来确定大厅配置。选择使用哪一个方法取决于提供的信息。 |
| 1。大厅换向序列提供了基础。 |
| 2。反电动势波形。 |
| 基于霍尔变换序列提供: |
| 这种方法是直接和需要最少的努力的一部分用户。这些信息通常是提供一个图或表的形式和可能有不同的名称,如“块变换”或“无刷直流电机计时图”。 |
| 其中的一些在梯形图代表电机相电压(六)变换。 |
| 其他表可能代表国家的高端和下部的mosfet半桥放大器在梯形变换为所有三个阶段。要么方法传递足够的信息驱动电动机阶段基于霍尔效应传感器状态。霍尔效应传感器本身之间的关系始终是一致的。换句话说霍尔效应传感器序列中可以发现在所有的汽车用120度的霍尔效应传感器,当电机转动。然而,旋转的方向,连续波或CCW,必要产生这种关系在不同的汽车可能会有所不同。经常的二进制状态三个霍尔效应传感器将创建一个3位的二进制字相结合。 |
| 大厅和三位词之间的映射。下面表表示的二进制字表示美国的mosfet半桥。大厅的每个州都有一个独特的网格状的状态定义如下: |
| + =阶段高侧MOSFET关闭,- =阶段低侧MOSFET关闭 |
| B + = B阶段高边MOSFET关闭,B - = B阶段偏低MOSFET关闭 |
| C + = C阶段高边MOSFET关闭,C - = C阶段偏低MOSFET关闭 |
| 如果MOSFET的状态为特定大厅状态没有定义则认为是0笔。例如在大厅该州1-0-1,场效应管,B + C + C -都是开放的。以下表MOSFET的国家是一个图的相对电压通过每个电动机阶段基于大厅(以及随后的MOSFET的状态)。例如在大厅状态1 - 0 - 1,电流的路径开始在电压源,流经高压侧MOSFET的阶段,通过电动机绕组,通过电动机绕组B, B阶段通过偏低MOSFET,最后在地上飞机。 |
提出了直接反电动势感应 |
| 相反电动势电压称为中性点的马达。由于电动机的中心点一般不能使用,常用的方法塑造中性电压信息。图2显示了基于汽车虚拟中性点电压检测电路。电压分隔器和低通滤波器处理的信号是必要的。低通滤波器会引入相位延迟的零交叉相电动势。这个计划的第一个问题是低信号/噪声比在低速度、自反电动势振幅成正比马达速度。第二个问题是,高速低通滤波器引入了过多的相位延迟。因此,传统的反电动势感应方法只适用于狭窄的速度范围。 |
| 刷开车,只有两三个阶段在任何即时的时间感到兴奋,离开第三阶段浮动。 |
| 例如,当A和B阶段进行当前阶段,阶段C是浮动的。进行间隔持续60电度,这就是所谓的一步。少从一个步骤一个过渡到另一个传感器无刷直流电机的控制。不同的步骤被称为换向。所以完全,有6个步骤在一个循环。第一步是AB,然后交流,公元前,英航,CA, CB,然后重复这一模式。 |
| 通常,当前转换等方式,目前在EMF阶段与阶段回得到最优控制和最大转矩/安培。换向时间是由转子的位置。自反电动势表示转子位置的形状,可以确定换向时机如果EMF是已知的。相电流在EMF阶段与阶段。如果阶段的零交叉EMF可以测量,我们将知道什么时候整流电流。 |
| 如前所述,在同一时间,因为只有两个阶段正在进行,第三圈是开放的。这将打开一个窗口检测反电动势的漂浮游动。浮动测量绕组的端电压。这个方案需要电动机中性点电压的零交叉EMF,由于反电动势电压是指电机中性点。终端电压中性点相比,然后后面的零交叉EMF可以获得。在大多数情况下,电动机中性点是不可用的。 |
| 当构建虚拟中性点电阻。这个计划非常简单。它已经被用于发明以来的很长一段时间。由于PWM驱动,中性点不停顿点。这个点是跳上跳下的潜力。它产生很高的共模电压和高频噪音。所以我们需要电压分隔器和低通滤波器来减少共模电压和光滑的高频噪声,例如,如果直流总线电压是300 V,中性点的潜力也从0到300 V。允许的共模电压比较器通常是几伏,即5 V。显然,分压器将降低低速信号的敏感性,尤其是在创业最需要的地方。在另一方面,所需的低通滤波器将产生一个固定的延迟独立的转子速度。随着转子转速的增加,延迟整个时期的贡献比例增加。 This delay will disturb current alignment with the back EMF and will cause severe problems for commutation at high speed. Consequently, this method tends to have a narrow speed range. In the past, there have been several integrated circuits, which enabled the sensor less operation of the BLDC. A few other schemes for sensor less BLDC motor control were also reported in the literature. The back EMF integration approach has the advantage of reduced switching noise sensitivity and automatically adjustment of the inverter switching instants to changes in the rotor speed. The back EMF integration still has accuracy problems at low speeds the rotor position can be determined based on the stator third harmonic voltage component. The main disadvantage is the relatively low value of the third harmonic voltage at low speed. In, the rotor position information is determined based on the conducting state of freewheeling diodes in the unexcited phase. The sensing circuit is relatively complicated and low speed operation is still a problem The proposed back emf detection method describes that, instead of detecting the zero-crossing point (ZCP) of the non-excited motor back electromagnetic force (EMF) or the average motor terminal to neutral voltage, the true zero-crossing points of back EMF are extracted directly from the supply with simple RC circuits and comparators. In contrast to conventional methods, the neutral voltage is not needed and the diode freewheeling currents in the nonconducted phase are eliminated completely; therefore, the commutation signals are more accurate and insensitive to the common-mode noise. As a result, the proposed method makes it possible to achieve good motor performance over a wide speed range and to simplify the starting procedure. |
提出战略的实现 |
| 电源的逆变器。三相逆变器的输出是应用于电机定子绕组。从供应、分压器连接RC低通滤波器和过零检测器电路产生电动势三个阶段。低通滤波器是一个过滤器,但通过低频信号变弱更高频率的信号。 |
| 的实际数量为每个频率衰减不同过滤器来过滤。低通滤波器设计为300赫兹的频率。过零检测器直接检测信号波形的过渡从积极和消极,理想情况下提供一个窄脉冲,零电压条件完全一致。反电动势信号发送到过零检测器位置产生脉冲。一个分压器(有时也称为一个潜在分压器)是一个简单的线性电路,产生一个输出电压()其输入电压(Vin)的一小部分。 |
| 电压分区的分区是指电压分压器的组件之一。驱动无刷直流电机、电子换向电路是必需的。广泛使用的无刷直流电机的换向方法梯形(或六),正弦和磁场定向控制(FOC)(或矢量控制)。正弦驱动方案取代了平峰的梯形反电动势的正弦波形匹配更密切。有必要重叠变换的阶段,有选择地解雇一双电力开关设备。 |
仿真结果 |
| 三个无刷直流电机是美联储逆变桥,它是连接到电压源逆变器控制的盖茨信号解码霍尔效应产生的信号。三相逆变器的输出是应用于电机定子绕组。从供应分压器连接,RC低通滤波器和一个比较零电路产生电动势三个阶段。在Matlab / Simulink仿真模拟电路后,电动机转子速度。电动势、定子电流、电动扭矩fig.11所示,12和13所示。 |
| 见fig13这些波形包含峰值,RC低通滤波器的电路设计和结果反电动势得到一种改进的波形如fig.14所示 |
结论和未来的趋势 |
| 一个简单的方法检测定义EMF使用比较器和RC滤波器。这种方法提供了一个改进的版本的电动势。转子位置是由EMF ZCD回来。本文结果表明,无刷直流电机在汽车行业是一个很好的选择由于更高的效率,更高的功率密度和速度更高的范围与其他电动机类型。无刷直流电机模型与改进的emf和转子位置检测方法提出了。该模型在MATLAB / SIMULINK仿真模拟。在空载和负载条件下仿真结果显示适当的模型的性能。输出特性和模型的简单性使它有效地设计有用的无刷直流电机驱动器与不同控制算法在不同的应用程序。 |
数据乍一看 |
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| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
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| 图6 |
图7 |
图8 |
图9 |
图10 |
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| 图11 |
图12 |
图13 |
图14 |
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引用 |
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