無刷直流電機相序測定的一種實用方法
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1 引言
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/201612/332767.htm本文通過對三相無刷直流電機傳感器位置、輸出信號與繞組電動勢間的關(guān)系進行分析，提出了一種測定其相序的有效方法。
2 無刷直流電機基本控制方法
無刷直流電機的轉(zhuǎn)子磁鋼呈瓦片形，磁極與定子繞組間氣隙均勻，氣隙磁場呈梯形分布。定子繞組感應電動勢波形為梯形波。
無刷直流電機定子繞組通常采用三相星形接法，需要應用三相全橋控制電路，其驅(qū)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
功率管的換相信號需要從位置傳感器的狀態(tài)得出，換相時刻也就是霍爾傳感器的信號狀態(tài)改變的時刻。因此霍爾傳感器和三相繞組對應關(guān)系的確定對于電機的正確運行非常重要。
3.1 位置傳感器安裝方式
無刷直流電機常用的位置傳感器是霍爾傳感器，霍爾元件數(shù)通常與繞組相數(shù)相等，轉(zhuǎn)子磁鋼作為霍爾元件的勵磁磁場磁極。
為了產(chǎn)生正確的換向信號，霍爾傳感器安裝位置有一定要求，通常有120°安裝和60°安裝兩種方式，如圖2所示。
以霍爾傳感器安裝方式為120°為例，位置傳感器輸出波形、電機定子繞組通電電流和反電動勢相位關(guān)系如圖3所示。
以位置傳感器的信號狀態(tài)區(qū)分，將無刷直流電機的運行狀態(tài)分割為6個狀態(tài)。各功率管導通區(qū)間如圖3所示。
三相星形連接的無刷直流電機，其繞組等效模型如圖1所示。做如下假設，無刷電機三相完全對稱，磁路不飽和，不計磁滯和渦流損耗。三相繞組的電壓平衡方程則如式(1)所示：
其中uA，uB，uC為相電壓，e為各相繞組反電動勢，i為流過各相繞組的電流，uN為三相繞組中點電壓。L為三相繞組互感與自感的合成電感。
在無刷電機三相繞組均為開路的情況下，即iA=iB=iC=0，我們可以得到下面的結(jié)論。
對于反電動勢的相位關(guān)系，由圖3中做進一步的推導，可以得出如圖4所示的相位關(guān)系。依據(jù)這一相位圖，可以清楚地分辨出各位置傳感器與各相繞組間的相位關(guān)系，三相繞組間的電位關(guān)系也可以判定，根據(jù)圖4同樣可以測定三相繞組間的關(guān)系。
對于60°安裝的位置傳感器可以按照上面的方法得出類似的相位圖，用于測定相序。
4 實驗驗證
使用一臺無刷直流電機來驗證前文提出的方法。實驗電機型號為：57BL-3030H1-LS-B。額定轉(zhuǎn)速為3 000 rpm，極對數(shù)為5，采用開關(guān)霍爾傳感器作為位置傳感器，位置傳感器為120°安裝方式。
在實驗中，首先確定任一繞組作為A相參考繞組，轉(zhuǎn)動電機，用示波器測量另外兩相與A相間線電壓的相位關(guān)系，得到的線電壓波形如圖5所示。對比圖4，兩個線電壓波形的相位領先的則為uBA，據(jù)此可以快速確定B相和C相。
然后以銘uBA為參考相位，分別測量三個霍爾傳感器與uBA的相位關(guān)系，其中一個波形如圖6所示。對比圖4，可以確定此位置傳感器為A相繞組所對應，另兩個位置傳感器以同樣的方法確定。
5 結(jié)語
本文提出僅通過對電機進行簡單測量即可快速有效確定無刷直流電機相序的測定方法，實驗驗證了該方法是有效的。
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