基于反电动势检测直流无刷电机步进启动分析

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1、《电气自动化}2o14年第36卷第5期变流技术ConverterTechniques基于反电动势检测的直流无刷电机步进启动分析张俊贺，殳国华，陈海滨(上海交通大学电气工程系，上海200240)摘要：直流无刷电机的应用对其体积及重量提出了越来越严格的要求，因此无位置传感器式直流无刷电机得到了更加广泛的应用。为了解决在无位置传感器直流无刷电机启动过程中，反电动势位置检测方法不能准确得到位置信息的问题，对直流无刷电机的步进启动过程进行了分析，并用公式推导出直流无刷电机启动和换相时间间隔的关系。为传统的步进启动方法提供确实的理论支持。最后，设计实验并制作直流无刷电机调速系统验证结

2、论的可行性。关键词：直流无刷电机；无位置传感器；反电动势；步进启动；直流无刷电机调速系统；换相DOI：10．3969／j·issn．1000-3886．2014．05．OOl[中图分类号]TM351[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2014)05—0001—03AnAnalysisofStep-by—stepStartupofBrushlessDCMotorsBasedonBack-EMFlnspectionZHANGJun—he．SHUGuo—hua．CHENHai—bin(DepartmentofElectricalEngineering，Shangha

3、iJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：ApplicationofbrushlessDCmotorsposesmoreandmorestrictrequirementontheirvolumeandweight．ThereforeIsensor]essbrushlessDCmotorhasfoundwiderapplication．Inordertosolvetheproblemthatinthestep—by—stepstartupofsensorlessbrushlessDCmotor(BLDCM)，theb

4、ack-EMFinspectioncannotobtainaccuratepositioninformation，ananalysisismadeofthestartupprocess，andaformulaisusedtodeduceitscommutationtimeintervalduringthestart，thusprovidingasolidtheoreticalsupportfortheconventionalstep—by—stepstart．Finally，thefeasibilityoftheconclusionisverifiedbythedesig

5、nedexperimentandtheproducedBLDCMspeed-regulatingsystem．Keywords：brushlessDCmotor；sensorless；back—EMF；step—by-stepstartup，brushlessDCMotorspeedregulatingsystem，commutationO引言开关管Q1、Q3、Q5采用P沟道功率MOSFET，栅极电位低电平时导通；Q2、Q4、Q6采用N沟道功率MOSFET，栅极电位高电平时导直流无刷电机(BrushlessDCMotor，简称BLDCM)因其体积通，A、B、c为电机三相绕

6、组。在图1中，在由微控制器组成的控小、重量轻、易调速、性能可靠等优点，广泛应用于办公自动化、家制电路的控制下，上、下两个开关管不能同时导通，通过控制开关用电器及工业机器人等设备中。传统的三段式启动虽然可以管Ql～Q6中的两个按照一定顺序轮流导通，电机电枢同时有两正常启动电机，但国内外对其的理论研究却并不多。本文将对三相通电，当按表1所示顺序轮流一周导通时，电机就旋转一周，电段式的启动方法做深入的理论分析，为步进启动提供理论支持，机的此种导通方式被称为三相六状态通电方式。需要注意的是，并在最后给出实测波形。同一桥臂上下两个开关管必须保留足够的死区时间。根据直流无刷电机有无位

7、置传感器可以将其分为有位置传感器式和无位置传感器式直流无刷电机。由于现代自控设备对体积提出了更高的要求，所以无位置传感器式直流无刷电机得到了越来越广泛的应用。无位置传感器式直流无刷电机对转子位置的检测有反电动势法、续流二极管电流通路检测法等方法。长期以来国内外研究开发了无刷直流电机的多种无传感器控制技术，其中最简单而实用的方法是基于反电动势检测J。基于反电动势检测的直流无刷电机控制系统对主控制器的要求比较高，所以一般都采用DSP，文献[3～5]均是采用DSP作为主控制器的图1星形连接三相桥式逆变电路直流无刷电机控制系统，效果良