直流無(wú)刷電機(jī)中霍爾傳感器的2種安裝方式

我們?cè)陔妱?dòng)車，家用電器，印刷機(jī)械等很多行業(yè)都可以看到直流無(wú)刷電機(jī)的應(yīng)用。直流無(wú)刷電機(jī)的運(yùn)行時(shí)靠確定霍爾記錄轉(zhuǎn)子的位置，傳送信號(hào)到控制芯片來(lái)控制直流無(wú)刷電機(jī)的工作狀態(tài)。

? ? 這里的霍爾的作用就用來(lái)記錄直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置，從而控制換相功率，在三相直流無(wú)刷電機(jī)里，用三個(gè)霍爾傳感器就可以記錄六個(gè)相位的位置。

? ???隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，無(wú)刷直流電機(jī)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在電動(dòng)車輛、家用電器、紡織機(jī)械等領(lǐng)域都可以見(jiàn)到無(wú)刷直流電機(jī)的身影。無(wú)刷直流電機(jī)工作時(shí)，需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置的不同來(lái)切換工作狀態(tài)?；舳鷤鞲衅鞒Ｓ脕?lái)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的換相位置，對(duì)于三相無(wú)刷直流電機(jī)，3 個(gè)霍耳傳感器就可以將6 個(gè)換相位置檢測(cè)出來(lái)。常用的霍耳傳感器安裝方式有120 ° 安裝和60° 安裝2 種，2 種方法都可以輸出6 個(gè)不同的霍耳信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)6 個(gè)不同的區(qū)域，當(dāng)無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某一區(qū)域時(shí)，對(duì)應(yīng)的繞組通電，電機(jī)就可以正常工作，若霍耳信號(hào)與繞組關(guān)系錯(cuò)誤，就無(wú)法正常工作，甚至?xí)?duì)電機(jī)或功率器件造成損壞。因此，確定霍耳信號(hào)與定子繞組關(guān)系對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)而言非常重要。

? ? 已有一些文獻(xiàn)對(duì)如何確定霍耳信號(hào)與定子繞組關(guān)系進(jìn)行了研究，并提出了一些檢測(cè)方法。提出了區(qū)分無(wú)刷直流電機(jī)定子繞組、霍耳傳感器引腳的方法，但這種方法適用于霍耳傳感器的輸出為模擬量的情況，而無(wú)刷直流電機(jī)的霍耳傳感器大多輸出數(shù)字量。根據(jù)線反電勢(shì)與換相信號(hào)的關(guān)系來(lái)判斷換相信號(hào)與繞組關(guān)系，使用DSP 捕捉線反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，使用示波器來(lái)采集線反電勢(shì)波形，要獲得線反電勢(shì)，兩種方法都要借助外力使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。需要將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到特定位置，然后根據(jù)繞組通電情況判斷，實(shí)現(xiàn)不太方便。提出了一種無(wú)刷直流電機(jī)相序故障自恢復(fù)方法，但這種方法需提前獲知霍耳信號(hào)的安裝方式，即120°安裝還是60°安裝。

? ? 采用三三導(dǎo)通的方式將電機(jī)轉(zhuǎn)子依次轉(zhuǎn)到6個(gè)位置，并紀(jì)錄對(duì)應(yīng)的霍耳信號(hào)，以此來(lái)判斷繞組與霍耳信號(hào)關(guān)系。該方法無(wú)需提前獲知霍耳傳感器是120°安裝還是60°安裝，也無(wú)需借助外力使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，安全可靠，簡(jiǎn)單易行，可以廣泛應(yīng)用于帶霍耳傳感器的無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合，如電動(dòng)自行車、紡織機(jī)械等。

1、直流無(wú)刷電機(jī)原理

? ? 三相無(wú)刷直流電機(jī)常采用兩兩導(dǎo)通的方式工作，兩兩導(dǎo)通指任意時(shí)刻逆變器只有2只開(kāi)關(guān)管開(kāi)通。無(wú)刷直流電機(jī)需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置來(lái)切換工作狀態(tài)，也就是說(shuō)換相點(diǎn)是無(wú)刷直流電機(jī)正常工作必不可少的信息。圖1為三相無(wú)刷直流電機(jī)換相點(diǎn)示意圖，為便于理解，特給出了反電勢(shì)以及相電流波形，圖中ea，eb，ec代表三相相反電勢(shì)，由圖可見(jiàn)，對(duì)于三相無(wú)刷直流電機(jī)，每個(gè)電周期內(nèi)有6個(gè)不同的換相點(diǎn)，也就是說(shuō)每個(gè)電周期內(nèi)電機(jī)換相6次。

霍耳傳感器常用來(lái)檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)換相點(diǎn)。三相無(wú)刷直流電機(jī)需要3]?不管采用哪種安裝方式，輸出的霍耳信號(hào)將每個(gè)電周期分為6 個(gè)區(qū)域，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某個(gè)區(qū)域時(shí)，特定的繞組通電，無(wú)刷直流電機(jī)即可正常運(yùn)行，若霍耳信號(hào)與繞組關(guān)系不準(zhǔn)確，電機(jī)將無(wú)法工作，甚至?xí)斐呻姍C(jī)或逆變器損壞。下面介紹一種無(wú)刷直流電機(jī)霍耳信號(hào)與繞組關(guān)系自學(xué)習(xí)方法。

三相直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)矩可以由下式來(lái)計(jì)算；
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T =eaia + ebib + ecicω

式中：ea ，eb ，ec 為三相相反電勢(shì)；ia ，ib ，ic 為三相相電流；ω 為電機(jī)角速度。空載時(shí)，在電機(jī)繞組中通以固定電流，電機(jī)轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)到某一位置并停止，此時(shí)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩零圖3中，Ⅰ～Ⅵ表示霍耳傳感器將電周期分成的6 個(gè)區(qū)域，當(dāng)兩兩導(dǎo)通時(shí)，通電的兩相繞組電流大小相等，方相反，電機(jī)轉(zhuǎn)矩為零的點(diǎn)分布在各個(gè)區(qū)域的邊界上；當(dāng)采用三三導(dǎo)通時(shí)，三相繞組均通電，若電流最大相的電流為I，那么其它兩相電流為－I/2，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩為零的點(diǎn)分布在各個(gè)區(qū)域的中間位置，如圖3 所示。通過(guò)以上分析可以知道，要使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到某一個(gè)區(qū)域，采用三三導(dǎo)通的方法要比兩兩導(dǎo)通的方法更加合理。

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