无刷无感直流电机方波驱动多用六步换相法,现就六步换相法中的难点做些分析
一. 启动
无刷无感直流电机多通过反电势来判断转子位置,但在电机转速为零或很低的情况下,检测不到反电势,必须让电机加速到一定速度才可以通过反电动势检测转子位置。通常用三段式启动法,包括三个步骤:预定位、加速、切换。
预定位:刚开始的时候转子位置是未知的,而启动前需要准确知道转子位置,因此给电机任意二相通电,把电机转子固定到一个已知位置。例如先给AB通电,再给BC通电,给二相通电比起给一相通电的好处是,避免了转子正好与通电相成90度而不能把转子拉到预定位置。
加速:加速的方法有恒频升压法、恒压升频法、升压升频法。常用的方法是恒频升压法:通过不断改变占空比和换相时间来使转子加速
切换:转速达到一定值,可以检测到反电动势的时候,就可以通过切换到正常运行状态,选择切换的方法通常有:
1. 可以检测到电机转速,达到预定转速切换;
2. 设定一个加速时间,超过加速时间后切换;
3. 检测到一定次数的反电动势后切换。
二. 换相时间
换相时间影响到电机的效率,理论上的最佳换相时间是检测到过零点后30度电角度,但过零点后30度电角度准确时间是多长却是难以知道的,只能通过前几次换相时间来进行推断,推断总会有误差,且程序的执行也是需要时间,因此最佳换相时间算法成了一个关注点。在一些算法中,选择检测到过零点后立即换相,在高速的情况下电机效率损失很小。
三. 闭环控制执行时间
大多数的应用下用开环控制就足以应付,如无人机,然而需要精确速度控制的情况下,需要加入PID闭环控制,常用的有转速单闭环控制、转速电流双闭环控制,在双闭环控制中,通常内环运行频率高于外环运行频率。