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基于S12ZVM的车用BLDC无传感控制方案

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作者:曹学余时间:2013-06-26来源:电子产品世界

  由于无法确切知道无传感电机的初始位置,其启动过程要比带Hall传感器电机的启动过程复杂。如图4所示,其启动过程包括Alignment阶段,Open Loop Starting阶段及最终的Run阶段。在Alignment阶段,控制器同时施加相同占空比的PWM给A相与B相,C相则与地相连,这样就将电机稳定在一个已知的位置。占空比的大小与持续的时间取决于BLDC电机特性和负载大小,通常持续时间在100ms到500ms之间。当Alignment过程结束后,就进入Open Loop Starting阶段,由于反电动势与转子转速成正比,在极慢的转速下反电动势的幅值很低,很难检测到过零点。因此,当电机从静止状态启动时必须采用开环控制,待有足以检测到过零点的反电动势时,才转而采用反电动势检测控制并进入Run阶段。当进入到Run阶段后,BLDC就采用速度闭环控制,过零点由反向电动势检测所得。  

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/146842.htm
 

  无传感位置检测实现

  依靠Hall传感器的运行实现起来非常容易,但除去Hall传感器可降低系统成本并提高可靠性。BLDC电机转动时,每个绕组都会产生叫做反电动势的电压,根据楞次定律,其方向与提供给绕组的主电压相反。反电动势主要取决于三个因素:转子角速度,转子磁体产生的磁场,定子绕组的匝数。

  当采用传感器时,MCU会根据Hall信号来决定BLDC换向点。当采用无时,则可以采用反电动势过零点检测来决定正确的换向点,如图5所示。  

 

  当在一个恒速情况下,切换周期等于过零点周期,图中圈圈代表着过零点发生的地方,一般处在两个切换点的中间。所以通过timer得出上一次过零点时间以及本次的过零点时间,就可以计算出正确的换向点。
       

  其中:–实际过零点时间,–上次过零点时间,–下次换向点时间,–范围在0.3~0.5的常数(取决于电机参数)。

  所以,成功检测反电动势过零点就决定了无BLDC成功的关键。如图6所示,通常有硬件和软件两种方式能检测到反电动势过零点。第一种是采用三个硬件比较器,在某切换周期中不加电的一相可以通过相应的硬件比较器与1/2的Udcb电压进行比较,在PWM周期中ON有效时,比较器能够检测到反向电动势电压变化从而得出过零点的位置。第二种方式可以用软件AD采样来实现,在BLDC电机运行过程中,使用ADC对不加电的一相进行采样,与此同时Udcb会被另一路ADC模块同时采样,然后软件可以实时地根据两个采样数值进行过零点判断。  

 


关键词: BLDC 传感控制 201307

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