基于比较器检测的无感方波电机控制

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本指南包含以下内容:

基于比较器方案的BLDC无感控制

反电势定义

当无刷电机转动时,每个绕组都会产生反电动势电压,根据楞次定律,反电势极性与主电压相反。反电势计算公式:

\[BEMF = NlrB\omega\]

其中,N为绕组匝数,l为转子长度,r为转子内半径,B为转子磁场,\(\omega\) 为角速度。

当电机做定后,电机绕组与转子参数固定。电机反电势只与角速度成正比。

下图为电机旋转一个电周期中电流与反电势波形。

../../_images/bldc_electrical_degrees.svg

比较器方案的过零点采样原理

当BLDC电机转动时,反电势过零点发生在浮空项。通过检测各相对地电压,并与中性点电压比较。当端电压从大于中性点电压变成小于中性点电压,或端电压从小于中性点电压变成大于中性点电压时,即为过零点。但一般BLDC电机并未引出中性点,导致无法直接测量中性点电压。在基于比较器的过零点检测方案中,将三相绕组通过等阻值电阻连接到公共点,以此重构中性点,并将中性点与端电压通过比较器获得过零信号。

比较器过零点原理

比较器方案的过零点采样硬件

比较器过零点硬件

使用相同阻值的电阻连接各相构建虚拟中性点。以U相为例,U相反电势与中性点经过比较器输出过零信号。