無(wú)刷無(wú)感控制在實(shí)際應(yīng)用中極為廣泛,人們對(duì)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(jī)的啟動(dòng);第二,轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)。
對(duì)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(shè)計(jì)也不容忽視,如硬件設(shè)計(jì)稍有不當(dāng),會(huì)導(dǎo)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(duì)低壓的無(wú)感方案進(jìn)行討論,對(duì)于低壓的無(wú)感方案來(lái)講,市面上的硬件設(shè)計(jì)都大同小異,檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置的方式也都幾乎都采用反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法。
1、為什么無(wú)感方案電機(jī)的啟動(dòng)如此困難?
對(duì)于無(wú)刷電機(jī)來(lái)講,電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是靠電子開關(guān)控制換相,那么想要電機(jī)正常高效的運(yùn)轉(zhuǎn),就必須要知道轉(zhuǎn)子的位置之后,才能正常換相,問題來(lái)了,電機(jī)沒有傳感器,也沒有轉(zhuǎn)起來(lái),所以轉(zhuǎn)子的位置就不得而知了,所以無(wú)感的啟動(dòng)就要自轉(zhuǎn)啟動(dòng),先讓電機(jī)以一定的速率自轉(zhuǎn),在電機(jī)自動(dòng)的過程中,我們通過檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)來(lái)得知轉(zhuǎn)子的位置,從而得到正確的換相的相位。
電機(jī)的自啟動(dòng)說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單做起來(lái)難,本人在調(diào)試眾多無(wú)感方案的過程中,總結(jié)出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)供參考:
(1)、首先是自轉(zhuǎn),自轉(zhuǎn)一定要讓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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(dá)到這個(gè)效果,就要各位在調(diào)試的過程中調(diào)節(jié)PWM占空比以及換相時(shí)間的長(zhǎng)短了。
(2)、啟動(dòng)步數(shù)不能太少,也不要過多,一般十來(lái)步就夠了,等電機(jī)運(yùn)行十來(lái)步后開始檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì),當(dāng)檢測(cè)到正確的反電動(dòng)勢(shì)后這時(shí)候電機(jī)就正常運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)了。
2、如何檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)
檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)的方法有兩種,第一是用單片機(jī)內(nèi)部AD采樣反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)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(yàn)來(lái)看,用比較器的方案更可靠,性能更好,特別是電機(jī)轉(zhuǎn)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(shì),可為何在市面上用AD采樣的方式也非常常見?這個(gè)主要是因?yàn)楫a(chǎn)品成本的問題。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(nèi)部帶AD的單片機(jī),而這種單片機(jī)相對(duì)來(lái)講通常價(jià)格偏高一些。
下圖為檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)的電路參考圖:
這是個(gè)AD檢測(cè)方案、比較器比較方案通用的電路圖,如果單片機(jī)有比較器,那就接到比較器的那個(gè)端口,如果沒有,就必須要接到AD口。
以比較器方案為例,當(dāng)電機(jī)自轉(zhuǎn)完成后,打開比較器中斷(比較對(duì)象為:中點(diǎn)電壓與懸空相的電壓值),當(dāng)比較中斷到來(lái)時(shí),立即換相,換相后再設(shè)置比較器的比較對(duì)像,即中點(diǎn)電壓與當(dāng)前懸空相的電壓值,以等待下一次比較中斷的到來(lái)。
以上控制方式是沒有延時(shí)30度的控制方式,在一般的控制系統(tǒng)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(wěn)定,帶載能力會(huì)更強(qiáng)。當(dāng)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。
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無(wú)刷電機(jī)
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