通過檢測永磁體停止位置啟動三相全波無刷電機的方法

在上一篇文章中提到，“通過檢測同步運行時的感應電壓來啟動的方法”存在一些問題。本文中會介紹的“通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法”是一種可以改善這些問題的方法。為了便于回顧，下面再次列出這些問題：

＜通過檢測同步運行時的感應電壓來啟動的方法存在的問題＞

?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。

無傳感器120度驅(qū)動的啟動方法二：通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法

下面來具體介紹一下能夠解決上述問題的“通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法”。

第一張圖表示用于解釋說明的永磁體（轉(zhuǎn)子）的停止狀態(tài)。假設S極停在3點鐘的位置，N極停在9點鐘的位置。

下面的電路圖是用來說明檢測永磁體位置的原理和工作的示意圖。使用輸出A1、A2、A3，給線圈通電，使線圈中流過①～⑥的6種模式的電流。這種通電是永磁體不旋轉(zhuǎn)的短時間通電。

波形圖為這6種模式的通電波形和所流電流波形（IVM）。A1～A3將輸出與①～⑥的通電模式相對應的電壓。每種模式下的電源電流波形有大有小。這是因為每種模式下的電流因永磁體的位置而異，因此該方法就是利用這一點來檢測永磁體的位置。

下面對具體的例子進行解釋說明。在③中，因為通電而在線圈2產(chǎn)生S極，在線圈3產(chǎn)生N極。永磁體的S極在線圈2的對面，永磁體的N極在線圈3的對面，因此會妨礙線圈產(chǎn)生磁極。因此，電流上升是最慢的，且電流變得最小。

⑥與③相反，因通電而在線圈2產(chǎn)生N極，在線圈3產(chǎn)生S極。由于永磁體的S極在線圈2的對面，永磁體的N極在線圈3的對面，有助于線圈產(chǎn)生磁極。因此，電流的上升是最急劇的，且電流變得最大。

也就是說，通過確認使電流最大或最小的通電模式，可以檢測出永磁體的位置。

下面使用具體的驅(qū)動器電路框圖示例和工作波形圖來更具體地解釋一下。

方法2的電路框圖，基本上是在方法1（通過檢測同步運行產(chǎn)生的感應電壓來啟動）的電路框圖基礎上，加上一個可以生成6種通電模式、檢測電源電流并進行比較，從而生成初始驅(qū)動模式的電路。在這里省略了一部分，淡藍色底色的部分是輸出A1～A3。

將“（1）位置檢測模式生成模塊”所生成的6種模式發(fā)送到“驅(qū)動用基本波形合成模塊”，根據(jù)A1～A3進行通電。檢測到的電源電流通過電流檢測電阻和Amp轉(zhuǎn)換為電壓，并根據(jù)“（2）采樣&保持”和“（3）電流值比較及最大值模式檢測模塊”的結(jié)果，由“（4）初始驅(qū)動模式生成模塊”生成基于永磁體位置的初始驅(qū)動模式，返回“驅(qū)動用基本波形合成模塊”，開始驅(qū)動。

接通電源后，工作波形圖的輸出電壓波形A1～A3中立即顯示短脈沖。這表示位置檢測用的6種模式已通電。如上所述，由于是短時間通電，因此與其他波形相比，成了這樣的時間示意圖。

由于永磁體的位置是在接通電源后立即被檢測到的，并且是通過基于永磁體位置的初始驅(qū)動模式進行驅(qū)動的，因此可以避免反轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)矩啟動（這些正是通過檢測感應電壓進行啟動的方法所存在的問題），一開始電機就可以用大轉(zhuǎn)矩開始旋轉(zhuǎn)。

啟動后的工作過程與通過檢測感應電壓進行啟動的方法基本相同。初始驅(qū)動中切換驅(qū)動模式的時序與通過檢測感應電壓進行啟動的方法相同，都是取決于ST_CLK。

但是，由于這種啟動方法從一開始就以大轉(zhuǎn)矩開始旋轉(zhuǎn)，因此僅幾個模式（在該波形圖中為4個 ST_CLK）即可獲得足夠的感應電壓，并利用感應電壓進入穩(wěn)定驅(qū)動狀態(tài)。也就是說，通過檢測感應電壓進行啟動的方法所存在的問題——啟動需要時間得到了改善。

關鍵要點：

?三相全波無刷電機“通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法”可以避免“通過檢測同步運行時的感應電壓來啟動的方法”所存在的課題——反轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)矩啟動，并改善了啟動時間較長的問題。

?在三相全波無刷電機傳感器的通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法中，要檢測永磁體的停止位置，需要在電機不旋轉(zhuǎn)的短時間內(nèi)進行6種模式的通電，并確認最大（或最?。╇娫措娏鞯哪Ｊ?。

審核編輯：郭婷