引言

　　傳統(tǒng)上把具備梯型波反電勢的永磁同步電機(jī)稱為直流無刷電機(jī)。直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩扼制需求轉(zhuǎn)子位相信息來成功實(shí)現(xiàn)管用的定子電流扼制。并且，對于轉(zhuǎn)速扼制，也需求速度信號，運(yùn)用位置傳感器是直流無刷電機(jī)向量扼制的基礎(chǔ)，不過，位置傳感器的存在也給直流無刷電機(jī)的應(yīng)用帶來眾多的欠缺與不方便：首先，位置傳感器會(huì)增加電機(jī)的大小和成本;其次，串線很多的位置傳感器會(huì)減低電機(jī)運(yùn)行的靠得住性，即使是如今應(yīng)用多的霍爾傳感器，也存在一定程度的磁不聰明感區(qū);再次，在某些卑劣的辦公背景、例如在嚴(yán)密封閉的空調(diào)壓縮機(jī)中，因?yàn)橹评鋭┑膹?qiáng)腐蝕性，常理的位置傳感器根本沒有辦法運(yùn)用;，傳感器的安裝還會(huì)影響電機(jī)的運(yùn)行性能，增加了出產(chǎn)的工藝?yán)щy程度。

　　無位置傳感器扼制技術(shù)是近30年來無刷直流電機(jī)(BLDCM)研討的一個(gè)關(guān)緊方向。敘述分析了國里外BLDCM無位置傳感器扼制的研討目前的狀況。著意紹介了到現(xiàn)在為止應(yīng)用和研討較多的幾種常理辦法的基本原理、成功實(shí)現(xiàn)路徑、應(yīng)用途合以及優(yōu)欠缺等，并對他們作了綜合剖析和比較。無位置傳感器扼制就是在沒有機(jī)械式位置傳感器的事情狀況下施行的扼制。此時(shí)，作為逆變器開關(guān)換向?qū)〞r(shí)序信號的轉(zhuǎn)子位相信號還是是必必需的，只然而不再由位置傳感器來供給，而應(yīng)當(dāng)由新的位相信號檢驗(yàn)測定處理辦法來接替，即以增長電路和扼制的復(fù)雜性來減低電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

　　到現(xiàn)在為止，BLDCM無位置傳感器扼制研討的是構(gòu)架轉(zhuǎn)子位相信號檢驗(yàn)測定電路，從軟硬件兩方面間接取得靠得住的轉(zhuǎn)子位相信號，因此被觸動(dòng)引發(fā)導(dǎo)通相應(yīng)的功率部件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。到到現(xiàn)在為止截止，在很多的位相信號檢驗(yàn)測定辦法中，應(yīng)用和研討較多的主要有定子電感法、速度無關(guān)位置函數(shù)法、反電勢法、基波電勢換向法和狀況測候器法等。

　　1基于反電勢的轉(zhuǎn)子位置檢驗(yàn)測定方案

　　無刷直流電機(jī)(BushlessDC摩托，BLDCM)具備無換烤火花、運(yùn)行靠得住、保護(hù)便捷、結(jié)構(gòu)簡單等長處，故而在眾多場合獲得了廣泛應(yīng)用。不過傳統(tǒng)的BLDCM需求一個(gè)附帶加上的位置傳感器來扼制轉(zhuǎn)子位置，這給其應(yīng)用帶來了眾多不順利的影響。BLDCM的無位置傳感器扼制在近30年中一直是國里外較為熱門兒的研討課題[1]。到現(xiàn)在為止，對于BLDCM的無位置傳感器扼制，針對不一樣的性能要求和應(yīng)用途合，許多人已經(jīng)提出了多種不一樣的扼制理論和成功實(shí)現(xiàn)辦法，例如定子電感法、速度無關(guān)位置函數(shù)法、反電勢法、基波電勢換向法、狀況測候器法等。本文在簡單扼要敘述分析BLDCM無位置傳感器扼制研討目前的狀況的基礎(chǔ)上，周密紹介了到現(xiàn)在為止應(yīng)用和研討較多的幾類辦法的基本原理、成功實(shí)現(xiàn)路徑、應(yīng)用途合及優(yōu)欠缺。

　　當(dāng)電機(jī)速度大于零時(shí)，每個(gè)電周期內(nèi)某相反電勢為零的位置只有兩個(gè)，可以從圖1所示經(jīng)過過零點(diǎn)時(shí)反電勢的斜率來區(qū)別這些個(gè)位置，每一段對應(yīng)電周期內(nèi)的60°區(qū)間。換向發(fā)生在每一段的邊界處，反電勢過零點(diǎn)和需求換向的位置之間有30°的偏移，需求對其施行償還。

　　圖1反電勢過零點(diǎn)

　　在任一時(shí)候只有兩通連電，且流經(jīng)這兩相的電流相反，圖2所示為W相用于反電勢檢驗(yàn)測定時(shí)的事情狀況。當(dāng)U相內(nèi)流經(jīng)正向電流(定義為流向星型連署核心點(diǎn)的電流)，V相內(nèi)流經(jīng)負(fù)相電流時(shí)，對應(yīng)圖1中區(qū)間6Q和1Q時(shí)，此置位的1動(dòng)作。如果通電相的兩端老是對稱地作別連署到DC電源地兩個(gè)端點(diǎn)上，則星型連署核心點(diǎn)的電壓老是1/2VDC，與加在這兩個(gè)通電相繞組上的電壓極性無關(guān)。

　　圖2 W相用于反電勢檢驗(yàn)測定

　　上面所說的辦法很容易經(jīng)過硬件成功實(shí)現(xiàn)，即通不為己甚壓電路對三相的端電壓和VDC作別施行采集樣品，并將采集樣品值送入比較器的比較端口，獲得的過零點(diǎn)時(shí)候即為1/2VDC的時(shí)候。運(yùn)用一個(gè)可用的定某相反電勢通過時(shí)器勘測60°(即兩次反電勢過零點(diǎn)之間)的時(shí)間。

　　2DSP扼制方案的系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)

　　2.1TMS320LF240x芯片簡介

　　TMS320LF240x系列DSP是TI企業(yè)為滿意大范圍的數(shù)碼馬達(dá)扼制(DMC)應(yīng)用而預(yù)設(shè)的。該芯片具備高性能的16位定點(diǎn)DSP內(nèi)核，認(rèn)為合適而使用改進(jìn)的哈佛總線結(jié)構(gòu)，具備專門的硬件乘法器，認(rèn)為合適而使用逝川平面接觸線操作，具備30MIPS的處置有經(jīng)驗(yàn)，大部分?jǐn)?shù)指令在單周期內(nèi)即可執(zhí)行完成。TMS320LF240x可以成功實(shí)現(xiàn)用軟件代替摹擬部件，完成復(fù)雜的扼制算法，便捷地改正扼制策略，修正扼制參變量，能滿意無傳感器直流無刷電機(jī)扼制系統(tǒng)對實(shí)時(shí)扼制的要求。

　　2.2DSP扼制系統(tǒng)的硬件成功實(shí)現(xiàn)

　　DSP系統(tǒng)由TMS320LF2407A與仿真口(JTAG)等外圍電路構(gòu)成。DSP內(nèi)里已有32K字的FlashROM，但為了調(diào)整的便捷(FlashROM中的手續(xù)不可以設(shè)置斷點(diǎn)，且需專門的手續(xù))，外加了手續(xù)RAM，在手續(xù)經(jīng)多次調(diào)整，成熟靠得住時(shí)可寫人內(nèi)里的FlashROM，經(jīng)過設(shè)置相應(yīng)的跳線，DSP復(fù)位時(shí)即可從內(nèi)里的FlashROM來執(zhí)行手續(xù)。DSP片上有544字的雙口RAM(DARAM)，所有配備布置到數(shù)值空間，將手續(xù)中次數(shù)多存取的變量分配到這局部雙口RAM中，以增長處置的速度。DSP片上還有2K字的單口RAM(SARAM)配備布置到數(shù)值空間，也用來儲(chǔ)存安放臨時(shí)變量。

　　圖3是依據(jù)前述扼制原理預(yù)設(shè)的基于DSP的直流無刷電機(jī)扼制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由直流無刷電機(jī)、功率變換器電路、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢驗(yàn)測定電路、各種盡力照顧電路以及以TMS320LF240x為的數(shù)控器等構(gòu)成，那里面功率變換器電路由整流濾波電路、逆變器電路(IPM功率板塊)和相應(yīng)的盡力照顧電路組成。

　　圖3DSP扼制系統(tǒng)

　　逆變器電路中的IPM板塊集成了多種盡力照顧功能，如電流通過壓盡力照顧、欠電壓盡力照顧以及過流盡力照顧等，當(dāng)達(dá)到盡力照顧閾值時(shí)，IPM板塊經(jīng)過FO引腳輸出一個(gè)低電一般信件號，并將此低電一般信件號送入DSP的PDPINTx引腳，被觸動(dòng)引發(fā)功率驅(qū)動(dòng)盡力照顧中斷，將全部PWM輸出引腳設(shè)置為高阻態(tài)，以資來關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號，起到盡力照顧電路的效用。

　　轉(zhuǎn)子位置檢驗(yàn)測定電路認(rèn)為合適而使用1/2電壓采集樣品法來成功實(shí)現(xiàn)，對電機(jī)的三相端電壓及直流母線間電壓作別施行采集樣品，并將采集樣品最后結(jié)果送入比較器施行比較，因此獲得過零點(diǎn)的時(shí)候，其最后結(jié)果送入DSP的捕獵端口中。

　　2.3DSP扼制系統(tǒng)的軟件預(yù)設(shè)

　　本扼制系統(tǒng)認(rèn)為合適而使用速度、電流雙閉環(huán)的扼制結(jié)構(gòu)。因?yàn)檎J(rèn)為合適而使用了面向電機(jī)扼制的高速DSP，不管是速度環(huán)的預(yù)設(shè)，仍然電流環(huán)的成功實(shí)現(xiàn)，以及各種反饋信號的處置和PWM扼制信號的萌生，均認(rèn)為合適而使用了數(shù)碼信號處置技術(shù)，用軟件成功實(shí)現(xiàn)硬件電路的功能，完成直流無刷電機(jī)的實(shí)時(shí)扼制。

　　扼制系統(tǒng)的軟件預(yù)設(shè)主要涵蓋DSP起初化手續(xù)和電機(jī)扼制手續(xù)兩局部。DSP起初化手續(xù)主要完成系統(tǒng)報(bào)時(shí)的鐘的設(shè)定，中斷矢量的定義，I/O端口的起初化，扼制寄放器的設(shè)置以及各功能板塊的起初化等;電機(jī)扼制手續(xù)主要負(fù)責(zé)電機(jī)的開始工作扼制、速度電流雙閉環(huán)扼制、系統(tǒng)監(jiān)控和故障處置等，因?yàn)檫@個(gè)電機(jī)扼制手續(xù)涵蓋開始工作子手續(xù)、電流和位置檢驗(yàn)測定中斷服務(wù)子手續(xù)、速度扼制子手續(xù)、電流扼制子手續(xù)、PWM調(diào)制子手續(xù)以及系統(tǒng)監(jiān)控和故障處置子手續(xù)等。

　　施行各種反饋信號的檢驗(yàn)測定是構(gòu)成雙閉環(huán)扼制的前提。位相信號、電流信號的檢驗(yàn)測定作別由位置檢驗(yàn)測定中斷服務(wù)手續(xù)和電流檢驗(yàn)測定中斷服務(wù)手續(xù)來成功實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速的檢驗(yàn)測定經(jīng)過軟件計(jì)算間接取得。為了增長系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)。其扼制環(huán)路簡圖如圖4所示。

　　圖4電流和速度扼制環(huán)路

　　PWM調(diào)制子手續(xù)依據(jù)檢驗(yàn)測定到的轉(zhuǎn)子位相信號和電流信號經(jīng)過事情管理器(EV)萌生PWM調(diào)制信號。經(jīng)過定時(shí)器扼制寄放器TxCON中的位標(biāo)準(zhǔn)樣式將通用定時(shí)器的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)樣式設(shè)置為蟬聯(lián)增/減統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)樣式以萌生對稱的PWM波形。

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