電機驅動(dòng)的一大關(guān)鍵是準確知道轉子的位置,有感電機通過(guò)傳感器獲取轉子位置,無(wú)感電機只能通過(guò)間接方式獲取電機轉子位置,常見(jiàn)的方法有反電動(dòng)勢法、電感法、磁鏈法、高頻脈沖法及其它智能方法,應用最多的是反電動(dòng)勢法
反電動(dòng)勢法無(wú)刷無(wú)感電機驅動(dòng)電路可主要分為三部分:功率驅動(dòng)部分,控制部分,轉子位置檢測部分
一. 功率驅動(dòng)部分
功率驅動(dòng)部分有二種實(shí)現方式,一是使用集成電機驅動(dòng)IC,二是使用分立元件搭建。使用集成IC更加簡(jiǎn)單,而且大多驅動(dòng)IC都集成了多種保護功能,更加可靠,但成本較高。
使用分立元件搭建有二種:
① 使用N + P管,如下圖,這種方式實(shí)現簡(jiǎn)單,而且PWM控制信號占空比能達到100%,但P管價(jià)格相對較高,一般電流在100A,耐壓在100V內,多應用于低壓小功率應用

R1,R4一般在100Ω以?xún),但也不能太小,一般為幾十Ω,R2,R3,R5一般為幾K到幾十K
②使用全N管,如下圖,N管耐壓及功率可選范圍很寬,所以適用于各種應用電路,但上臂橋驅動(dòng)較復雜,如果采用自舉升壓電路,PWM占空比不能達到100%

上圖用比較簡(jiǎn)單的方式實(shí)現上臂的自舉升壓,D1為自舉二極管,一般采用快恢復二極管,C1為自舉電容,具體大小可參考公式
二. 控制部分
此部分大致為MCU最小系統,根據所采用的MCU的不同而不同,一般使用內部晶振。帶有比較器、PWM定時(shí)器的MCU為比較好的選擇。
三. 轉子位置檢測部分
此部分是一個(gè)關(guān)鍵部分,根據使用驅動(dòng)方法的不同而不同,主要的二種為反電動(dòng)勢檢測與電流檢測
①反電動(dòng)勢檢測
此法的理論基礎是電機在運轉時(shí)會(huì )產(chǎn)生反電動(dòng)勢,在PWM導通器件的過(guò)零時(shí)刻,懸浮相的端電壓與中點(diǎn)電壓相等,硬件方法可建立一個(gè)虛擬中性點(diǎn)與端電壓比較,實(shí)際中大多使用軟件采樣比較方式
使用軟件進(jìn)行采樣有三種方式:
1. 在功率管導通時(shí)刻采樣
二相導通時(shí),中點(diǎn)電壓等于母線(xiàn)電壓的一半,因此可用母線(xiàn)電壓的一半作為參考電壓與第三相進(jìn)行比較。
母線(xiàn)電壓一般較高,即使分半之后的電壓也可能高于MCU端口承受電壓,因此一般要用電阻進(jìn)行分壓,這使得過(guò)零點(diǎn)的檢測靈敏度受到影響,而且由于在導通時(shí)間內進(jìn)行采樣,因此必須有一個(gè)最小導通時(shí)間,電機低速運行受限制
2. 在功率管關(guān)閉時(shí)刻進(jìn)行采樣
在上管關(guān)斷,下管恒通的狀態(tài)下,續流電流會(huì )流過(guò)下管體二極管,中點(diǎn)電壓理論值為0,為提高準確性,可將MCU內部參考電壓設為一個(gè)略高于0的值,如0.2,然后采集第三相與此值比較。
這種方式無(wú)需電阻分壓,提高了檢測靈敏度,同時(shí)抑制了高頻開(kāi)關(guān)干擾,但需考慮MCU端口承壓能力,而且需保持一個(gè)最小關(guān)斷時(shí)間,因此PWM占空比無(wú)法達到100%
3. 在功率管全狀態(tài)采樣
如下圖,此種方法結合了以上二種方法的優(yōu)點(diǎn),克服了雙方的缺點(diǎn)

在大多數實(shí)際應用電路中,多采用方式一,如下圖,兩端分別接到電機三線(xiàn)與MCU

②電流檢測法
此法多應用于FOC控制中,如下,在三端回路中接上電流采樣電阻,采集相電流,經(jīng)放大器放大后送入MCU,

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