另一個需要考慮的方面是速度極低時的工作。因?yàn)榉措妱觿菖c旋轉(zhuǎn)速度成正比，所以速度極低時，用于檢測過零點(diǎn)的反電動勢很小。從停止?fàn)顟B(tài)開始工作時，需要以開環(huán)方式起動電機(jī)。當(dāng)產(chǎn)生足夠的反電動勢，足以檢測過零點(diǎn)時，應(yīng)將控制切換為反電動勢檢測?？梢詸z測反電動勢的最小速度根據(jù)電機(jī)的反電動勢常量進(jìn)行計算。

反電動勢過零檢測

檢測反電動勢過零點(diǎn)對于無傳感器控制系統(tǒng)非常關(guān)鍵。確定過零點(diǎn)可以使用幾種不同的技術(shù)。如前面所述，每個換向序列都有一個非勵磁繞組，在每個繞組通過非勵磁狀態(tài)時檢測反電動勢過零點(diǎn)。圖4a、4b和4c顯示了可以用于檢測反電動勢過零點(diǎn)的不同方案。在圖4a中，A相與電源正極（DC+）連接， C相與電源負(fù)極（或回路DC-）連接，B相開路。觀察B相上的反電動勢，可以看到反電動勢朝正電壓上升，然后朝負(fù)電壓下降。將它與直流母線電壓的一半進(jìn)行比較時，可以獲得虛擬過零點(diǎn)。通過使用運(yùn)放比較器，可以確定過零點(diǎn)。

圖4b顯示了通過產(chǎn)生虛擬中性點(diǎn)來確定反電動勢過零點(diǎn)的方法。虛擬中性點(diǎn)使用圖中所示的梯形電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生，然后將非勵磁繞組中的反電動勢與該中性點(diǎn)進(jìn)行比較。這使得在所有可測量速度下，可相對容易地確定過零點(diǎn)。

圖4a和4b顯示了B相的過零檢測電路。對于A相和C相，當(dāng)其相應(yīng)繞組未勵磁時，應(yīng)使用類似電路進(jìn)行反電動勢過零檢測。

圖4a 反電動勢過零檢測：與直流母線電壓/2比較

圖4b 反電動勢過零檢測：與中性點(diǎn)比較

圖4c 反電動勢過零檢測：使用片上ADC讀取

反電動勢過零檢測的另一種方案是使用ADC，如圖4c中所示。PIC18F2331單片機(jī)具有可用于此用途的高速ADC。通過使用分壓器，可以將反電動勢信號降到單片機(jī)可測量的電平。使用片上ADC對該信號進(jìn)行采樣，不斷將采樣值與對應(yīng)于零點(diǎn)的數(shù)字值進(jìn)行比較。當(dāng)這兩個值匹配時，就更新?lián)Q向序列。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠使測量更為靈活。當(dāng)速度改變時，繞組電壓可能會波動，導(dǎo)致反電動勢的變化。這種情況下，單片機(jī)可以完全控制過零點(diǎn)的確定。此外，還可以采用數(shù)字濾波器來濾除反電動勢信號中的高頻開關(guān)噪聲成分。

結(jié)論

BLDC電機(jī)與生俱來的優(yōu)點(diǎn)使其可用來控制冰箱的壓縮機(jī)和風(fēng)扇，提高冰箱能效和降低噪聲，同時支持無級變速。但是，BLDC電機(jī)需要通過驅(qū)動電路來進(jìn)行電子換向。使用驅(qū)動電路可實(shí)現(xiàn)變速操作。此外，與根據(jù)制冷負(fù)載間歇性地起動和停止壓縮機(jī)的傳統(tǒng)方式相比，系統(tǒng)功耗更低。

使用Microchip的PIC18F2331系列單片機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)幾種以開環(huán)和閉環(huán)方式控制BLDC電機(jī)的方法，同時可以充分利用單片機(jī)中可用于電機(jī)控制的外設(shè)，減少所需的外部硬件。