三相全波無刷電機(jī)無傳感器120度驅(qū)動的啟動方法二：通過檢測永磁體停止位置來啟動

通過檢測同步運(yùn)行時的感應(yīng)電壓來啟動的方法存在的問題

在上一篇文章中提到，“通過檢測同步運(yùn)行時的感應(yīng)電壓來啟動的方法”存在一些問題。本文中會介紹的“通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法”是一種可以改善這些問題的方法。為了便于回顧，下面再次列出這些問題：

?由于生成合成磁場時不考慮永磁體的位置，因此在某些狀態(tài)下，可能會施加反向轉(zhuǎn)矩，在某些永磁體停止位置，啟動時需要時間。

?本來，產(chǎn)生足夠轉(zhuǎn)矩的永磁體與合成磁場的位置關(guān)系是90度，但由于生產(chǎn)合成磁場時不考慮永磁體的位置，所以會從比如70度或60度等角度開始，所以無法獲得固定的較大啟動轉(zhuǎn)矩。

通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法

下面來具體介紹一下能夠解決上述問題的“通過檢測永磁體停止位置來啟動的方法”。

第一張圖表示用于解釋說明的永磁體（轉(zhuǎn)子）的停止?fàn)顟B(tài)。假設(shè)S極停在3點(diǎn)鐘的位置，N極停在9點(diǎn)鐘的位置。

下面的電路圖是用來說明檢測永磁體位置的原理和工作的示意圖。使用輸出A1、A2、A3，給線圈通電，使線圈中流過①～⑥的6種模式的電流。這種通電是永磁體不旋轉(zhuǎn)的短時間通電。

波形圖為這6種模式的通電波形和所流電流波形(IVM)。A1～A3將輸出與①～⑥的通電模式相對應(yīng)的電壓。每種模式下的電源電流波形有大有小。這是因為每種模式下的電流因永磁體的位置而異，因此該方法就是利用這一點(diǎn)來檢測永磁體的位置。

下面對具體的例子進(jìn)行解釋說明。

在③中，因為通電而在線圈2產(chǎn)生S極，在線圈3產(chǎn)生N極。永磁體的S極在線圈2的對面，永磁體的N極在線圈3的對面，因此會妨礙線圈產(chǎn)生磁極。因此，電流上升是最慢的，且電流變得最小。

⑥與③相反，因通電而在線圈2產(chǎn)生N極，在線圈3產(chǎn)生S極。由于永磁體的S極在線圈2的對面，永磁體的N極在線圈3的對面，有助于線圈產(chǎn)生磁極。因此，電流的上升是最急劇的，且電流變得最大。

也就是說，通過確認(rèn)使電流最大或最小的通電模式，可以檢測出永磁體的位置。

下面使用具體的驅(qū)動器電路框圖示例和工作波形圖來更具體地解釋一下。

方法2的電路框圖，基本上是在方法1（通過檢測同步運(yùn)行產(chǎn)生的感應(yīng)電壓來啟動）的電路框圖基礎(chǔ)上，加上一個可以生成6種通電模式、檢測電源電流并進(jìn)行比較，從而生成初始驅(qū)動模式的電路。在這里省略了一部分，淡藍(lán)色底色的部分是輸出A1～A3。

將“（1）位置檢測模式生成模塊”所生成的6種模式發(fā)送到“驅(qū)動用基本波形合成模塊”，根據(jù)A1～A3進(jìn)行通電。檢測到的電源電流通過電流檢測電阻和Amp轉(zhuǎn)換為電壓，并根據(jù)“（2）采樣&保持”和“（3）電流值比較及最大值模式檢測模塊”的結(jié)果，由“（4）初始驅(qū)動模式生成模塊”生成基于永磁體位置的初始驅(qū)動模式，返回“驅(qū)動用基本波形合成模塊”，開始驅(qū)動。

接通電源后，工作波形圖的輸出電壓波形A1～A3中立即顯示短脈沖。這表示位置檢測用的6種模式已通電。如上所述，由于是短時間通電，因此與其他波形相比，成了這樣的時間示意圖。

由于永磁體的位置是在接通電源后立即被檢測到的，并且是通過基于永磁體位置的初始驅(qū)動模式進(jìn)行驅(qū)動的，因此可以避免反轉(zhuǎn)和低轉(zhuǎn)矩啟動（這些正是通過檢測感應(yīng)電壓進(jìn)行啟動的方法所存在的問題），一開始電機(jī)就可以用大轉(zhuǎn)矩開始旋轉(zhuǎn)。

啟動后的工作過程與通過檢測感應(yīng)電壓進(jìn)行啟動的方法基本相同。初始驅(qū)動中切換驅(qū)動模式的時序與通過檢測感應(yīng)電壓進(jìn)行啟動的方法相同，都是取決于ST_CLK。

但是，由于這種啟動方法從一開始就以大轉(zhuǎn)矩開始旋轉(zhuǎn)，因此僅幾個模式（在該波形圖中為4個 ST_CLK）即可獲得足夠的感應(yīng)電壓，并利用感應(yīng)電壓進(jìn)入穩(wěn)定驅(qū)動狀態(tài)。也就是說，通過檢測感應(yīng)電壓進(jìn)行啟動的方法所存在的問題——啟動需要時間得到了改善。