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摘 要：通过分析线反电动势过零检测法的基本原理,阐述目前几种不同的基于线反电动势法的转子位置检测策略,并说明每种转子位置检测法的应用场合和优缺点.
关 键 词：无刷直流电动机转子位置检测线反电动势
中图分类号：TM381文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）012-148-02
1引言
传统无刷直流电机（BrushlessDCMotor）采用位置传感器对转子位置进行检测,但安装位置传感器会使电机系统体积增大,不适合高温高压等恶劣环境,且容易受外界干扰,限制了无刷直流电机在某些特定场合中的应用,因此如何实现无位置传感器无刷直流电机转子位置检测是近年来的研究热点,本文主要综述了基于线反电动势转子位置检测法的基本原理、应用场合和优缺点.
2线反电动势过零检测法基本原理
三相全桥式无刷直流电机主电路图如图1所示.
假设无刷直流电机的定子绕组电感为常量,不计电枢反应,忽略齿槽效应,则三相绕组的端电压方程可表示为：
根据无刷直流电机反电动势过零检测原理可知,将检测获得的不导通相反电势过零信号延迟30电角度４可得到电荒实际换相时刻硐肭榭鱿拢赏?可知,通过测量线反电动势的过零点信号就可以得到电机相应的实际换相点.但实际上,由于电机受设计,漏磁等因素的影响,无刷直流电机的反电动势波形为平顶宽度小于等于120的梯形波］反电势计算菇推导可诌间反电镀的广点就是电荒实际换相时刻.
故采用公式（2）计算线反电动势的过零点可得到电机的实际换相信号.
3简化的线反电动势法
线反电动势的计算需要测量定子电阻R和有效电感L,但有效电感易随实际工况发生变化,且很难测量,故直接采用式（2）计算线反电动势过零点比较困难,而且不准确,对电机参数的依赖性较高.因此考虑对线反电动势的计算公式（2）进行简化.
3.1采用特殊的PWM调制法
根据文献[2]可知,若采用ON_PWM单管调制方式或H_PWM_L_PWM双管调制,电机换相前换相相为恒值,不导通相电流恒为零,故电机正转时,线反电动势的计算公式可简化为：
该方法只需要测量任意两路线电压和两路相电流,就可以通过公式（3）得到转子的6个换相点,该方法简单有效,可以在较宽的转速范围内对转子进行准确检测,但它只适合一些特殊的PWM调制方式.
3.2忽略微分项法
根据文献[3]可知,若忽略线反电动势计算公式（2）的微分项只造成线反电动势计算值在换相后瞬间产生尖峰值.但在整个过程中,忽略微分项的线反电动势计算值与（2）的计算值的正负极性一致,不影响过零点信号的判断.采用PWM调制会带来高频干扰,需要用RC器滤波进行滤波,然后进行相位补偿.根据滤波器带来的相位滞后设计一个阀值,当线反电动势到达阀值时为换相时刻.该方法只需要测量两路线电压和相电流,不需要相移,硬件简单,易于实现.但阀值与速度有关,不能保证在全速范围内相位滞后值基本不变,且该方案没有改善传统的相反电动势过零检测算法在低速下性能不佳的缺点,不适合低速场合.
4F函数法
文献[1]和[4]为了能够更准确的利用线反电动势获得换相位置信号,通过定义线反电动势的倒数来构造F函数,实时计算F函数值对转子位置进行实时判断.根据理想线反电动势的波形可知,F函数在换相前后比较平稳,其值比较小,只有在换相瞬间发生突变,这对估算转子位置信号很有利.当F函数计算值发生正（负）无穷大到负（正）无穷大突变时,对应电机相应的换相时刻,该方法能够在全速范围内取得较好的估算效果,具有一定的应用价值.但计算F函数需要定子绕组等效电感L,若能对F函数进行实时简化,将会有更好的效果.
5结论
本文论述了线反电动势法的基本原理,着重分析了几种改进的线反电动势法控制策略,并针对每种控制方法阐述了其应用场合和优缺点.与传统的反电势法相比,该方法无需相位延迟和补偿,不需要构造中性点,能够在很宽的范围内对转子位置进行实时估计,具有一定的应用价值.