無刷直流電機(jī)相序測定的一種實用方法
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1 引言
本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/201612/332767.htm本文通過對三相無刷直流電機(jī)傳感器位置、輸出信號與繞組電動勢間的關(guān)系進(jìn)行分析，提出了一種測定其相序的有效方法。
2 無刷直流電機(jī)基本控制方法
無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鋼呈瓦片形，磁極與定子繞組間氣隙均勻，氣隙磁場呈梯形分布。定子繞組感應(yīng)電動勢波形為梯形波。
無刷直流電機(jī)定子繞組通常采用三相星形接法，需要應(yīng)用三相全橋控制電路，其驅(qū)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
功率管的換相信號需要從位置傳感器的狀態(tài)得出，換相時刻也就是霍爾傳感器的信號狀態(tài)改變的時刻。因此霍爾傳感器和三相繞組對應(yīng)關(guān)系的確定對于電機(jī)的正確運(yùn)行非常重要。
3.1 位置傳感器安裝方式
無刷直流電機(jī)常用的位置傳感器是霍爾傳感器，霍爾元件數(shù)通常與繞組相數(shù)相等，轉(zhuǎn)子磁鋼作為霍爾元件的勵磁磁場磁極。
為了產(chǎn)生正確的換向信號，霍爾傳感器安裝位置有一定要求，通常有120°安裝和60°安裝兩種方式，如圖2所示。
以霍爾傳感器安裝方式為120°為例，位置傳感器輸出波形、電機(jī)定子繞組通電電流和反電動勢相位關(guān)系如圖3所示。
以位置傳感器的信號狀態(tài)區(qū)分，將無刷直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分割為6個狀態(tài)。各功率管導(dǎo)通區(qū)間如圖3所示。
三相星形連接的無刷直流電機(jī)，其繞組等效模型如圖1所示。做如下假設(shè)，無刷電機(jī)三相完全對稱，磁路不飽和，不計磁滯和渦流損耗。三相繞組的電壓平衡方程則如式(1)所示：
其中uA，uB，uC為相電壓，e為各相繞組反電動勢，i為流過各相繞組的電流，uN為三相繞組中點(diǎn)電壓。L為三相繞組互感與自感的合成電感。
在無刷電機(jī)三相繞組均為開路的情況下，即iA=iB=iC=0，我們可以得到下面的結(jié)論。
對于反電動勢的相位關(guān)系，由圖3中做進(jìn)一步的推導(dǎo)，可以得出如圖4所示的相位關(guān)系。依據(jù)這一相位圖，可以清楚地分辨出各位置傳感器與各相繞組間的相位關(guān)系，三相繞組間的電位關(guān)系也可以判定，根據(jù)圖4同樣可以測定三相繞組間的關(guān)系。
對于60°安裝的位置傳感器可以按照上面的方法得出類似的相位圖，用于測定相序。
4 實驗驗證
使用一臺無刷直流電機(jī)來驗證前文提出的方法。實驗電機(jī)型號為：57BL-3030H1-LS-B。額定轉(zhuǎn)速為3 000 rpm，極對數(shù)為5，采用開關(guān)霍爾傳感器作為位置傳感器，位置傳感器為120°安裝方式。
在實驗中，首先確定任一繞組作為A相參考繞組，轉(zhuǎn)動電機(jī)，用示波器測量另外兩相與A相間線電壓的相位關(guān)系，得到的線電壓波形如圖5所示。對比圖4，兩個線電壓波形的相位領(lǐng)先的則為uBA，據(jù)此可以快速確定B相和C相。
然后以銘uBA為參考相位，分別測量三個霍爾傳感器與uBA的相位關(guān)系，其中一個波形如圖6所示。對比圖4，可以確定此位置傳感器為A相繞組所對應(yīng)，另兩個位置傳感器以同樣的方法確定。
5 結(jié)語
本文提出僅通過對電機(jī)進(jìn)行簡單測量即可快速有效確定無刷直流電機(jī)相序的測定方法，實驗驗證了該方法是有效的。
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