BLDC电机控制入门

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1、GS001使用dsPIC30F器件实现BLDC电机控制入门有位置传感器的BLDC电机控制作者：StanD’SouzaMicrochipTechnologyInc.当对BLDC电机进行驱动时，必须知道相对于定子的转子磁场位置。最常见的方法是通过霍尔效应传感器来产生转子位置反馈信号。此类型控制称为有传感器BLDC引言电机控制。大多数BLDC电机具有三相绕组。根据转子磁场的位置，每一个时刻只对其中两相绕组进行供电。由于直流无刷（BLDC）电机可降低能耗及维护成本，这样每相将导通120电角度，可实现6种不同的激励组因此在对效率和可靠性要求较高的应用场合

2、BLDC电机合。这种驱动方法称为“方波”（trapezoidal）或“六正重新受到关注。在大量应用中，dsPIC30F电机控制拍换相”控制。芯片是多种类型BLDC电机的理想驱动和控制器件。Microchip已经开发了许多基于dsPIC30F和BLDC电六拍换相机的解决方案。本文档将帮助用户为BLDC电机应用选择最佳的解决方案。图1对六拍换相方式进行了描述并给出霍尔传感器输出信号的对照图。六拍换相提供了一种简单但高效的BLDC电机驱动方法。HallA（HA）、HallB（HB）和BLDC电机基本知识HallC（HC）用于检测相对于R、Y和B绕组的

3、转子位置。根据来自霍尔传感器的读数（1至6），将分别驱直流有刷电机中的永磁体安装在定子上而电机绕组则安动相应的两相绕组而第三相则不通电。每一个360电角装在转子上。在旋转过程中，绕组中的电流通过机械碳度周期将被分为6个60度电角度区间，在每一个60度刷和转子上的换向器进行换向。BLDC电机的永磁体安电角度区间中，一相绕组将被驱动为高电平，第二相则装在转子上而电绕组则安装在定子上。BLDC电机的突被驱动为低电平而第三相则将不通电。例如：在霍尔位出优点在于消除了机械换向器和碳刷，这将极大增强机置6或区间1，R绕组将被驱动至高电平而B绕组将被械可靠性

4、。直流电机中的换向器和碳刷会导致火花，因驱动为低电平，Y绕组将不导通。通过读入霍尔传感器此这些部件的消除意味着BLDC电机可以工作在恶劣的2状态，使用软件方式可方便实现六拍换相算法。环境中。由于BLDC电机绕组铜耗IR发生在定子中，因此可方便通过电机机壳进行散热。BLDC电机的效率从而得到极大的提升。图1：典型六拍换相然而，与普通直流电机相比BLDC电机控制较为复杂。HA首先，需在电机绕组中建立一个旋转的电枢磁场。该电枢磁场方向必须根据转子永磁磁场位置进行调R60°整。BLDC电机的效率很大程度上取决于两个磁场的相对位置关系。通常使用霍尔位置传

5、感器来检测转子磁场HB位置。根据来自霍尔传感器的信号正确对绕组进行激Y励。不过当转子速度升高时，由于绕组电感的作用，电HC压激励与其在绕组中产生的电流效应之间存在一定程度的延迟。为克服该延迟，通常将电压激励提前一些。这B种现象称为相位超前，主要在高转速时通过软件实现。采用相位超前技术可改善BLDC电机运行的效率。区间501234501霍尔位置5462315462006MicrochipTechnologyInc.DS93001A_CN第1页GS001使用正弦电压驱动有传感器BLDC电机例如，在区间1中，将监视Y绕组的过零点。当过零发生时，定时

6、器将装入T60时间的一半作为设定值。当该当作为发电机运行时，BLDC电机将在三相绕组中产生定时器超时时，绕组将按照前面介绍的方式进行换相。正弦电压输出（互差120度电角度）。因此自然的驱动即Y绕组被驱动为高电平，B绕组保持低电平而R绕方式是采用三个互差120度电角度的正弦电压对BLDC组将不通电。电机进行驱动。在大多数BLDC应用中，六拍换相方式通常可实现高效运行。然而，在某些应用中六拍换相方Microchip已经发布两个关于无位置传感器BLDC控制式中的PWM电压调制有时会导致转矩脉动，而转矩脉的应用笔记：AN901，《dsPIC30F在无传

7、感器BLDC动是导致一些系统中出现低频振动的原因。控制中的应用》，以及AN992，《用dsPIC30F2010控制无传感器BLDC电机》。除六拍换相方式外，也可使用空间矢量调制（SpaceVectorModulation，SVM）技术产生正弦PWM波电压图2：典型无传感器控制的换相以驱动三相绕组（互差120度电角度）。与六拍换相方式相比，该方法不但可实现高效率运行还可实现无脉动的转矩输出。Microchip正在开发基于此技术的应用笔记。0R无位置传感器BLDC电机控制T30位置传感器增加了BLDC电机应用的成本。同时，在制0造过程中需对位置传感

8、器进行调整。然而，在相当多的Y应用中并不需要获取精确的转子位置。运行于恒速或调T60速范围有限的风机和压缩机电机即是这类应用的典型例子。在这些应用场合