三相全波無刷電機的無傳感器專用啟動方法

本文將介紹三相全波無刷電機的無傳感器專用啟動方法。基本的啟動方法有兩種，一種是檢測同步運行時產(chǎn)生的感應(yīng)電壓并來啟動，另一種是檢測永磁體停止位置來啟動，將分兩篇進行具體介紹。

三相全波無刷電機無傳感器120度驅(qū)動的啟動問題

如“三相全波無刷電機的旋轉(zhuǎn)原理”和“三相全波無刷電機的位置檢測”中所述，三相全波無刷電機的啟動在有傳感器的情況下，由于停止時的永磁體（轉(zhuǎn)子）的N極和S極位置是可知的，因此如右圖所示，是通過使電流開始流過線圈，從而產(chǎn)生90度的合成磁場來啟動的。 在無傳感器的情況下，如“三相全波無刷電機的驅(qū)動：無傳感器120度驅(qū)動”中所述，是使用因永磁體的旋轉(zhuǎn)而未通電的線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進行位置檢測來驅(qū)動的，在停止時無法掌握永磁體的位置，因此需要一些步驟才能啟動。其中之一是通過檢測同步運行時的感應(yīng)電壓來啟動的方法。

無傳感器120度驅(qū)動的啟動方法一：通過檢測同步運行時的感應(yīng)電壓來啟動

如上所述，在無傳感器的情況下，無法掌握停止時永磁體的位置，因此無法知道啟動時如何給三個線圈通電。其對策之一，是通過同步運行使永磁體旋轉(zhuǎn)，并檢測所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，進行120度通電驅(qū)動的方法，下面使用下圖進行說明。

①：如果永磁體在①的位置，則本來應(yīng)該使線圈中流過電流以在6點鐘方向產(chǎn)生合成磁場，但由于不知道永磁體的位置，故無論永磁體的位置如何，都在預(yù)先確定的位置（圖中為5點鐘方向）生成合成磁場。

②：如果這種狀態(tài)保持一定時間，則永磁體的S（N）極就會被合成磁場的N（S）極吸引，永磁體就會稍微沿順時針方向移動（旋轉(zhuǎn)）。

③、④：但是，由于這種移動尚不足以產(chǎn)生感應(yīng)電壓，所以接下來使之在7點鐘方向產(chǎn)生合成磁場。這樣，永磁體將同樣沿順時針方向移動。

⑤、⑥：當繼續(xù)使之在9點鐘方向產(chǎn)生合成磁場時，永磁體進一步順時針移動并開始旋轉(zhuǎn)。

如果繼續(xù)這個操作，并逐步縮短切換時間，則永磁體的轉(zhuǎn)速會提高，并逐漸產(chǎn)生可以檢測得到的感應(yīng)電壓，當處于感應(yīng)電壓可以被確認的狀態(tài)時，將進入通常的無傳感器120度通電驅(qū)動。 也就是說，這種方法的機制是：無論永磁體的位置如何，都在旋轉(zhuǎn)方向上形成合成磁場，通過在一定時間內(nèi)進行切換，使永磁體開始旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，檢測到該感應(yīng)電壓并將其應(yīng)用到正?？刂浦?。 在這種方法中，如果在開始時合成磁場切換過快，永磁體將不會跟隨，因此需要從緩慢的周期開始，一點一點地逐漸加快。

檢測同步運行時的感應(yīng)電壓的功能框圖和工作波形

這是前面提到的工作的功能框圖和工作波形。 用來生成啟動周期的振蕩器將ST_CLK發(fā)送到驅(qū)動用的基本波形生成模塊，使之通過該信號生成預(yù)先確定了位置（與上述永磁體位置無關(guān)）的合成磁場，并按信號周期在旋轉(zhuǎn)方向上切換合成磁場。 BEMF_DET是用來通知檢測到感應(yīng)電壓的信號，當該信號進入啟動周期生成振蕩器時，ST_CLK停止，BEMF_DET被輸入到驅(qū)動用的基本波形生成模塊，開始生成基于感應(yīng)電壓的合成磁場，并進入正?？刂茽顟B(tài)。

下面是顯示了所述一系列工作的波形示例。圖中的ST_CLK信號、BEMF_DET信號和它們相加的信號（請參考框圖）以及輸出電壓波形A1～3，分別對應(yīng)于本文中的說明。BEMF_DET信號的周期越來越短表明轉(zhuǎn)速正在增加。?

這種啟動方法存在以下問題：

?由于生成合成磁場時不考慮永磁體的位置，因此在某些狀態(tài)下，可能會施加反向轉(zhuǎn)矩，在某些永磁體停止位置，啟動時需要時間。

?本來，產(chǎn)生足夠轉(zhuǎn)矩的永磁體與合成磁場的位置關(guān)系是90度，但由于生產(chǎn)合成磁場時不考慮永磁體的位置，所以會從比如70度或60度等角度開始，所以無法獲得固定的較大啟動轉(zhuǎn)矩。

處理這些問題需要采用本文開頭提到的另一種方法，即通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法。將在下一篇中詳細介紹這種方法。

關(guān)鍵要點：

?要啟動三相全波無刷電機無傳感器120度驅(qū)動時，由于停止時的永磁體位置未知而需要采用以下方法： ①通過檢測同步運行時產(chǎn)生的感應(yīng)電壓來啟動 ②通過檢測永磁體停止位置來啟動 ?方法①是無論永磁體的位置如何，都在旋轉(zhuǎn)方向上形成合成磁場，通過在一定時間內(nèi)進行切換，使永磁體開始旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，檢測到該感應(yīng)電壓并將其應(yīng)用到正?？刂浦小??這種啟動方法存在以下問題： －由于生成合成磁場時不考慮永磁體的位置，因此在某些狀態(tài)下，可能會施加反向轉(zhuǎn)矩，在某些永磁體停止位置，啟動時需要時間。 －本來，產(chǎn)生足夠轉(zhuǎn)矩的永磁體與合成磁場的位置關(guān)系是90度，但由于生產(chǎn)合成磁場時不考慮永磁體的位置，所以會從比如70度或60度等角度開始，所以無法獲得固定的較大啟動轉(zhuǎn)矩。 ?作為對策，可以采取方法②。

審核編輯：郭婷