有傳感器的無刷直流電機(jī)驅(qū)動器如何檢測轉(zhuǎn)子的位置？
無刷直流電機(jī)實(shí)際上屬于交流電機(jī)類別，因?yàn)檫@些電機(jī)的繞組承載交流電(AC)；然而，世界上幾乎所有的無刷直流電機(jī)都由電池或直流電源供電。電機(jī)驅(qū)動器在無刷直流電機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行中起著關(guān)鍵作用，因?yàn)樗鼈冇糜诳刂齐娏髁魅腚姍C(jī)線圈的方向和時(shí)間。它們通常也被稱為逆變器，因?yàn)樗鼈冐?fù)責(zé)直流到交流的轉(zhuǎn)換。
一、無刷直流電機(jī)和驅(qū)動器概述：
無刷直流電機(jī)或無刷DC電機(jī)是一種無刷電機(jī)。永磁無刷直流電機(jī)以其高效率和緊湊封裝的高可靠性而聞名，線圈中的換向通過逆變橋以電子方式進(jìn)行。這些特點(diǎn)意味著無刷直流電機(jī)非常適合各種關(guān)鍵應(yīng)用，如醫(yī)療輸液泵、航空航天和國防(A&D)以及機(jī)器人。
下圖顯示了帶電機(jī)的無刷直流驅(qū)動器的典型框圖。驅(qū)動器可以被概念化為由兩個(gè)主要部分組成:電源電路和控制電路。
控制電路是司機(jī)的大腦。它生成所需的命令(開關(guān)信號)，然后由電源電路執(zhí)行。電機(jī)繞組中電流的轉(zhuǎn)換稱為換向。換向邏輯是無刷直流驅(qū)動器性能的一個(gè)重要方面，對電機(jī)性能有重大影響。通過使用諸如ASIC(專用集成芯片)或微控制器的數(shù)字計(jì)算設(shè)備，在控制電路中實(shí)現(xiàn)換向邏輯。
驅(qū)動器中的電源電路由處理用于驅(qū)動電機(jī)的主電源的部件組成。如晶閘管、MOSFET和IGBT之類的主功率開關(guān)器件用于設(shè)計(jì)遵循從控制電路接收的命令的功率電路。
二、有傳感器和無傳感器無刷直流驅(qū)動器：
永磁無刷直流電機(jī)屬于同步電機(jī)類別，要驅(qū)動這些電機(jī)，轉(zhuǎn)子位置信息是關(guān)鍵。根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信息，控制電路使功率開關(guān)(MOSFET/IGBT)能夠在正確的時(shí)間切換電流并為電機(jī)所需的繞組通電-即磁鐵產(chǎn)生的磁場與磁場之間的夾角為90°。線圈中的電流產(chǎn)生的磁場。
無刷直流電機(jī)驅(qū)動器通過使用傳感器或無傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位置。這意味著存在兩種類型的無刷直流驅(qū)動程序：
1·感應(yīng)式無刷直流驅(qū)動器。傳感器驅(qū)動器依賴于安裝在電機(jī)中的轉(zhuǎn)子位置傳感器的反饋。這些可以是霍爾傳感器（通常三個(gè)相隔120電角度放置）或更復(fù)雜的編碼器?；诨魻杺鞲衅鞣答?，決定換向步驟。
2·無傳感器無刷直流驅(qū)動器。無傳感器驅(qū)動不需要轉(zhuǎn)子位置傳感器；但是，不應(yīng)假設(shè)無傳感器驅(qū)動器不需要轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行換向。在無傳感器驅(qū)動器中，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子位置的間接感應(yīng)。使用無傳感器驅(qū)動器可簡化電機(jī)結(jié)構(gòu)、降低成本并消除額外的電機(jī)接線和連接，否則這些電機(jī)將需要支持傳感器。
第一種，常用的無傳感器驅(qū)動器技術(shù)稱為反電動勢的過零檢測。在無傳感器驅(qū)動器的梯形控制情況下，一次為兩個(gè)繞組通電，監(jiān)測第三個(gè)未通電繞組上的反電動勢以確定轉(zhuǎn)子位置。這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是它在低于最低速度時(shí)不起作用，因?yàn)榉措妱觿蓦妷禾《鵁o法感應(yīng)。這意味著大多數(shù)無傳感器驅(qū)動器以開環(huán)方式運(yùn)行電機(jī)，直到達(dá)到一定速度。
第二種，更復(fù)雜的無傳感器技術(shù)需要測量每相的電流和電壓以找出轉(zhuǎn)子位置。但是，這種方法僅在電機(jī)達(dá)到給定速度時(shí)才有效。
三、梯形和正弦換向：
如上所述，有傳感器和無傳感器驅(qū)動器在獲得換向轉(zhuǎn)子位置的方式上有所不同。一旦獲得轉(zhuǎn)子位置，通常有兩種換向方法：梯形和正弦。這些方法的名稱與電機(jī)繞組處的電壓信號波形有關(guān)，如圖2所示。
通過梯形換向，三個(gè)繞組中的兩個(gè)同時(shí)保持通電。在正弦換向的情況下，所有三個(gè)繞組同時(shí)通電，從而在相位之間提供更平滑的電流切換。
四、應(yīng)用需求決定驅(qū)動程序選擇：
必須根據(jù)最終應(yīng)用要求(如連接數(shù)量、啟動負(fù)載、轉(zhuǎn)矩脈動、響應(yīng)速度和工作環(huán)境)選擇無傳感器或無傳感器驅(qū)動器以及梯形或正弦換向方式。
