无感BLDC的“三段式”起动.doc

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1、无感BLDC的 三段式”起动由于定子绕组的反电动势与电机的转速成正比, 所以电机在静止时反 电动势为零或低速时反电动势很小,此时无法根据反电动势信号确定 转子磁极的位置,因此反电动势法需要采用特殊起动技术, 从静止开 始加速,直至转速足够大,通过反电势能检测到过零时,再切换至无 刷直流电机运行状态。这个过程称为 三段式”起动,主要包括转子预 定位、加速和运行状态切换三个阶段。这样既可以使电机转向可控, 又可以保证电机达到一定转速后再进行切换,保证了起动的可靠性。 下面对 三段式”起动技术进行详细的分析。技术咨询 qq:3119502755(cassy)电机转子预定位若要保证无刷直流电机能够正常

2、起动,首先要确定转子在静止时的位 置。在小型轻载条件下,对于具有梯形反电势波形的无刷直流电机来说, 一般采用磁制动转子定位方式。系统起动时,任意给定一组触发脉冲, 在气隙中形成一个幅值恒定、方向不变的磁通,只要保证其幅值足够 大,那么这一磁通就能在一定时间内将电机转子强行定位这个方向 上。在应用中,可以在任意一组绕组上通电一定时间,其中预定位的PWM 占空比和预定位时间的长短设定值可由具体电机特性和负载决定,在实际应用中调试而得。在预定位成功后,转子在起动前可达到预定的 位置,为电机起动做好准备。电机的外同步加速确定了电机转子的初始位置后,由于此时定子绕组中的反电动势仍为 零,所以必须人为的改

3、变电机的外施电压和换相信号, 使电机由静止 逐步加速运动,这一过程称为外同步加速。对于不同的外施电压调整 方法和换相信号调整方法,外同步加速可以划分为三类: 换相信号频率不变,逐步增大外施电压使电机加速,称为恒频升压法。 保持外施电压不变,逐渐增高换相信号的频率,使电机逐步加速,称 为恒压升频法。在逐步增大外施电压的同时,增高换相的频率,称为升频升压法。各个方法都有其优点和缺点。如升频升压法是人为地给电机施加一个 由低频到高频不断加速的他控同步切换信号, 而且电压也在不断地增 加。通过调整电机换相频率,即可调整电机起动的速度。调整方法比 较简单。但是这个过程比较难实现,切换信号的频率的选择要根

4、据电 机的极对数和其它参数来确定,太低电机无法加速,太高电机转速达 不到会有噪声甚至无法启动,算法比较困难。无论哪种方法,该过程都是在未检测到反电动势信号时进行, 因此对 于控制系统来说,此段电机控制是盲区。参数在调试好的时候,可以 快速切换至正常运行状态;而参数不理想时,电流可能不稳甚至电机 会抖动。因此,在应用中,应根据电机及负载特性设定合理的升速曲 线,并在尽可能短的时间内完成切换。电机运行状态的转换当电机通过外同步加速到一定的转速后,反电势信号可以准确检测 时,即可由外同步向自同步切换。 可以通过试验观察反电势信号能够 被准确检测的转速,在进行切换时有两种方法。一是测速模块可以测 出电机的转速,当达到这一转速时即可进行切换。另一种,通过试验 检测出达到预定切换转速的时间,通过软件定时器设置切换时间这一 时间时即可进行切换。这一步是关键也是比较难实现的一步,有时软件或者硬件设计的不合 理都可能导致起动失败。通常是采用估算的方式来选择切换速度。通过上面的分析可知,无位置传感器无刷直流电机控制系统的难点就 是加速及切换阶段,当电机顺利起动后,就可以对电机调速操作。其 中,无位置传感器无刷直流电机和有位置传感器电机调速原理一致。但,由于无感三段式起动过程,转子位置检测无效,因此,对电机进行的速度PID闭环控制,需在电机起动顺利完成后进行。

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