最小正弦PWM的直流無刷電機(jī)控制方案

采用開關(guān)損耗最小正弦PWM控制BLDC時(shí)，電機(jī)端線電壓與霍爾傳感器輸出之間的關(guān)系示意圖如圖6。

圖6 采用開關(guān)損耗最小正弦PWM時(shí)，端線電壓與霍爾狀態(tài)的關(guān)系

由圖2可知，采用開關(guān)損耗最小正弦PWM時(shí)電機(jī)端線電壓超前于相電壓30°，因此可得采用正弦波控制時(shí)電機(jī)相電壓與反電勢(shì)同步。

由于相電壓超前于相電流，因此相電流滯后于反電勢(shì)。

轉(zhuǎn)速計(jì)算

轉(zhuǎn)速計(jì)算依賴于霍爾傳感器，理想狀態(tài)下相鄰兩個(gè)霍爾狀態(tài)的間隔為60°，實(shí)際應(yīng)用中由于存在安裝誤差，實(shí)際間隔并非60°，會(huì)引入計(jì)算誤差。本文檔中采用一個(gè)霍爾傳感器的輸出作為轉(zhuǎn)速計(jì)算參考，如圖7所示。其中高低電平分別為180度，不會(huì)引入安裝誤差。利用此信息即可計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速。

圖7 轉(zhuǎn)速計(jì)算
計(jì)算公式如下：。其中：f為電頻率，P為電機(jī)極對(duì)數(shù)

角度估算

與方波控制不同，正弦波控制中角度為連續(xù)變化，而BLDC中常見的3個(gè)霍爾傳感器僅僅能提供6個(gè)角度信息，即0°，60°，120°，180°，240°，300°，其他角度信息無法直接獲得。通常采用平均速度法，假設(shè)在一定時(shí)間內(nèi)電機(jī)速度平穩(wěn)，利用前次霍爾換相時(shí)的角度與速度信息插值得到其他角度信息，如圖8所示。

圖8 角度估算

，由此可見電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)將直接影響角度計(jì)算的誤差，在方案中利用相鄰3次180°換相時(shí)間的平均值來計(jì)算轉(zhuǎn)速信息，如圖9。

圖9 多次平均法計(jì)算轉(zhuǎn)速