无刷直流电机相序测定的一种实用方法
加入技术交流群
1 引言
本文引用地址：//www.cghlg.com/article/201612/332767.htm本文通过对三相无刷直流电机传感器位置、输出信号与绕组电动势间的关系进行分析，提出了一种测定其相序的有效方法。
2 无刷直流电机基本控制方法
无刷直流电机的转子磁钢呈瓦片形，磁极与定子绕组间气隙均匀，气隙磁场呈梯形分布。定子绕组感应电动势波形为梯形波。
无刷直流电机定子绕组通常采用三相星形接法，需要应用三相全桥控制电路，其驱动控制系统结构如图1所示。
功率管的换相信号需要从位置传感器的状态得出，换相时刻也就是霍尔传感器的信号状态改变的时刻。因此霍尔传感器和三相绕组对应关系的确定对于电机的正确运行非常重要。
3.1 位置传感器安装方式
无刷直流电机常用的位置传感器是霍尔传感器，霍尔元件数通常与绕组相数相等，转子磁钢作为霍尔元件的励磁磁场磁极。
为了产生正确的换向信号，霍尔传感器安装位置有一定要求，通常有120°安装和60°安装两种方式，如图2所示。
以霍尔传感器安装方式为120°为例，位置传感器输出波形、电机定子绕组通电电流和反电动势相位关系如图3所示。
以位置传感器的信号状态区分，将无刷直流电机的运行状态分割为6个状态。各功率管导通区间如图3所示。
三相星形连接的无刷直流电机，其绕组等效模型如图1所示。做如下假设，无刷电机三相完全对称，磁路不饱和，不计磁滞和涡流损耗。三相绕组的电压平衡方程则如式(1)所示：
其中uA，uB，uC为相电压，e为各相绕组反电动势，i为流过各相绕组的电流，uN为三相绕组中点电压。L为三相绕组互感与自感的合成电感。
在无刷电机三相绕组均为开路的情况下，即iA=iB=iC=0，我们可以得到下面的结论。
对于反电动势的相位关系，由图3中做进一步的推导，可以得出如图4所示的相位关系。依据这一相位图，可以清楚地分辨出各位置传感器与各相绕组间的相位关系，三相绕组间的电位关系也可以判定，根据图4同样可以测定三相绕组间的关系。
对于60°安装的位置传感器可以按照上面的方法得出类似的相位图，用于测定相序。
4 实验验证
使用一台无刷直流电机来验证前文提出的方法。实验电机型号为：57BL-3030H1-LS-B。额定转速为3 000 rpm，极对数为5，采用开关霍尔传感器作为位置传感器，位置传感器为120°安装方式。
在实验中，首先确定任一绕组作为A相参考绕组，转动电机，用示波器测量另外两相与A相间线电压的相位关系，得到的线电压波形如图5所示。对比图4，两个线电压波形的相位领先的则为uBA，据此可以快速确定B相和C相。
然后以铭uBA为参考相位，分别测量三个霍尔传感器与uBA的相位关系，其中一个波形如图6所示。对比图4，可以确定此位置传感器为A相绕组所对应，另两个位置传感器以同样的方法确定。
5 结语
本文提出仅通过对电机进行简单测量即可快速有效确定无刷直流电机相序的测定方法，实验验证了该方法是有效的。
评论