基于反電勢濾波方法的無傳感器bldcm控制
張淑艷，王行愚，姚曉東
（華東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，上海200237）
摘要：目前應(yīng)用于無傳感器bldcm的控制方法都是采用位置檢測電路末間接獲得轉(zhuǎn)子位置信息，實(shí)現(xiàn)對bldcm的控制。該文提出一種可以省掉位置檢測電路的基于反電勢濾波的方法，可以準(zhǔn)確獲得反電勢過零點(diǎn)，驅(qū)動bldcm平穩(wěn)運(yùn)行。基于tms320lf2407a的控制平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了該方法的有效性。
關(guān)鍵詞：反電動勢濾波；無刷直流電機(jī)；無傳感器控制；數(shù)字信號處理器( dsp)
中圖分類號：tm36 +1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010)05-0066-04
0引言
目前，應(yīng)用于無傳感器bldcm控制的方法很多，如反電勢檢測法、定子繞組電感法、速度無關(guān)位置函數(shù)法、基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器(ekf)的狀態(tài)觀測器法、智能化控制方法（模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等）等等.，這些方法都是以位置檢測電路為基礎(chǔ)的，不僅增加了電路的復(fù)雜性和成本，也增大了控制板的體積，因此本文提出不需要位置檢測電路的基于反電勢濾波的方法，只需要幾個(gè)電阻將反電勢信號限制在tms320lf2407a芯片的ad采樣模塊的工作電壓范圍內(nèi)。該方法電路實(shí)現(xiàn)簡單可靠，而且能夠獲得準(zhǔn)確的反電勢過零點(diǎn)，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的位置檢測電路獲取轉(zhuǎn)子位置信息。
由于反電勢信號與電機(jī)轉(zhuǎn)速咸正比，在低速和靜止情況下，反電勢信號很小或者沒有，在這種情況下找到過零點(diǎn)是非常困難的，而在高速區(qū)域反電勢信號幅值較大，尋找過零點(diǎn)相對容易，但是隨著轉(zhuǎn)速的提高，相位延遲也會越來越大，因此給換相時(shí)刻的確定帶來困難[46]，本文將詳細(xì)討論以上兩個(gè)問題，并給出基于反電勢濾波方法的無傳感器bldcm控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
1反電勢濾波控制方法概述
反電勢檢測控制法的基本原理是在忽略永磁無刷直流電動機(jī)電樞反應(yīng)影響的前提下，通過檢測“斷開相”的反電勢過零點(diǎn)，按照一定規(guī)則作適當(dāng)延遲后得到功率器件正確觸發(fā)時(shí)刻，再按照電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向以一定次序來輪流觸發(fā)六個(gè)功率管，即可實(shí)現(xiàn)對無傳感器bldcm的控制。由此可見，如何給出一個(gè)可精確識別過零點(diǎn)的算法，從而估計(jì)轉(zhuǎn)子位置，使電機(jī)繞組在正確的時(shí)間進(jìn)行換相是實(shí)現(xiàn)bldcm控制的關(guān)鍵。
以往的反電勢過零點(diǎn)檢測都是通過位置檢測電路來實(shí)現(xiàn)的，一般由隔離、濾波和比較三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，位置檢測電路得到的反電勢信號送人dsp的捕獲引腳，根據(jù)一定的規(guī)則產(chǎn)生換向信號，控制功率管的導(dǎo)通與關(guān)斷，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行。
在實(shí)際情況下，在斷開區(qū)間段反電勢存在以下噪聲：一是耦合來自導(dǎo)通區(qū)間段的噪聲，二是繞組的pwm驅(qū)動信號耦合到繞組的bemf信號上。這些噪聲會使位置檢測信號出錯(cuò)，導(dǎo)致電機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，需要尋找一種有效的方法來獲取可靠的反電勢過零點(diǎn)。
本文提出的基于反電勢濾波的過零點(diǎn)檢測方法，省掉了位置檢測電路，直接將分壓后的反電勢信號送人dsp芯片adc端口，然后對反電勢信號進(jìn)行采樣，隨后通過軟件濾波的方法對反電勢信號進(jìn)行處理，獲取準(zhǔn)確的反電勢過零點(diǎn)，再對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波延遲補(bǔ)償，最終得到正確的換向時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)無傳感器bldcm的控制。基于dspfms320lf2407a平臺的反電勢濾波方法的無傳感器bldcm控制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。
電機(jī)低速和高速時(shí)反電勢的特征差別較大，因此反電勢濾波控制方法不同，下面具體介紹低速區(qū)間反電勢濾波控制方法和高速區(qū)間的反電勢濾波控制方法。
2低速區(qū)間的反電勢濾波控制方法
由于低速區(qū)間的反電勢幅值較小，因此某一相斷開區(qū)間的反電勢信號的斜率也比較小，再加上各種噪聲對它的影響，使得在斷開區(qū)間檢測到虛假過零點(diǎn)信號的概率較大。
針對這種情況，本文采取的方法是：對u(a)、v(b)、w(c)三相同時(shí)進(jìn)行連續(xù)采樣，獲得這三個(gè)采樣結(jié)果之后，將會產(chǎn)生一個(gè)adc中斷，然后這些采樣被送至三個(gè)相同的iir濾波器，產(chǎn)生三個(gè)濾波采樣，將該采樣值與過零閾值進(jìn)行比較來確定過零點(diǎn)。
其中timerl用于測量從一個(gè)過零點(diǎn)到下一個(gè)過零點(diǎn)所 |
