無(wú)刷無(wú)感控制在實(shí)際應用中極為廣泛,人們對它的研究也尤為以久,它的控制難點(diǎn)主要有兩點(diǎn):第一,電機的啟動(dòng);第二,轉子位置的檢測。
對于高壓無(wú)感方案來(lái)講,除了軟件上的難點(diǎn)之外,硬件設計也不容忽視,如硬件設計稍有不當,會(huì )導致整個(gè)控制板的干擾很大,從而加大了整個(gè)方案成功的難度。
以下我們主要針對低壓的無(wú)感方案進(jìn)行討論,對于低壓的無(wú)感方案來(lái)講,市面上的硬件設計都大同小異,檢測轉子的位置的方式也都幾乎都采用反電動(dòng)勢檢測法。
1、為什么無(wú)感方案電機的啟動(dòng)如此困難?
對于無(wú)刷電機來(lái)講,電機的運轉是靠電子開(kāi)關(guān)控制換相,那么想要電機正常高效的運轉,就必須要知道轉子的位置之后,才能正常換相,問(wèn)題來(lái)了,電機沒(méi)有傳感器,也沒(méi)有轉起來(lái),所以轉子的位置就不得而知了,所以無(wú)感的啟動(dòng)就要自轉啟動(dòng),先讓電機以一定的速率自轉,在電機自動(dòng)的過(guò)程中,我們通過(guò)檢測反電動(dòng)勢來(lái)得知轉子的位置,從而得到正確的換相的相位。
電機的自啟動(dòng)說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單做起來(lái)難,本人在調試眾多無(wú)感方案的過(guò)程中,總結出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗供參考:
(1)、首先是自轉,自轉一定要讓電機運轉順暢,不能打抖,同時(shí)也不能造成大電流。這是啟動(dòng)成功的非常關(guān)鍵的一步。具體如何達到這個(gè)效果,就要各位在調試的過(guò)程中調節PWM占空比以及換相時(shí)間的長(cháng)短了。
(2)、啟動(dòng)步數不能太少,也不要過(guò)多,一般十來(lái)步就夠了,等電機運行十來(lái)步后開(kāi)始檢測反電動(dòng)勢,當檢測到正確的反電動(dòng)勢后這時(shí)候電機就正常運轉起來(lái)了。
2、如何檢測反電動(dòng)勢
檢測反電動(dòng)勢的方法有兩種,第一是用單片機內部AD采樣反電動(dòng)勢信號來(lái)進(jìn)行比較,第二是用比較器直接比較。這兩種方法思路都是一樣,但依個(gè)人的經(jīng)驗來(lái)看,用比較器的方案更可靠,性能更好,特別是電機轉速要求非常高時(shí),用AD采樣方法幾乎是行不通的。
雖然用比較器方案更有優(yōu)勢,可為何在市面上用AD采樣的方式也非常常見(jiàn)?這個(gè)主要是因為產(chǎn)品成本的問(wèn)題。用比較器方案做,要不在外部加一個(gè)比較器IC,不僅增加成本,同時(shí)也增大PCB的布板空間,其二就是找一個(gè)內部帶AD的單片機,而這種單片機相對來(lái)講通常價(jià)格偏高一些。
下圖為檢測反電動(dòng)勢的電路參考圖

這是個(gè)AD檢測方案、比較器比較方案通用的電路圖,如果單片機有比較器,那就接到比較器的那個(gè)端口,如果沒(méi)有,就必須要接到AD口。
以比較器方案為例,當電機自轉完成后,打開(kāi)比較器中斷(比較對象為:中點(diǎn)電壓與懸空相的電壓值),當比較中斷到來(lái)時(shí),立即換相,換相后再設置比較器的比較對像,即中點(diǎn)電壓與當前懸空相的電壓值,以等待下一次比較中斷的到來(lái)。
以上控制方式是沒(méi)有延時(shí)30度的控制方式,在一般的控制系統中,此控制方式可行,特別是做無(wú)感大電流大扭力的方案,不延時(shí)的控制方式反而會(huì )更加穩定,帶載能力會(huì )更強。當然這樣做也有弊端,就是效率不如增加30度延時(shí)的高。具體用什么方式來(lái)做,就得看實(shí)際的產(chǎn)品了。 |