反電勢感應技術在無刷直流電機控制中的應用
唐燦偉 王慶文 謝寶昌 陳亞珠(上海交通大學200030)
摘 要 通過對ml4428的介紹，分析了反電勢感應技術在無刷直流電機中的應用，并給出了其中一些重要參數的計算方法。
敘 詞 無刷直流電動機控制反電勢檢測電路
1 引 言
近20年，采用電子換相原理工作的無刷直流電動機(bldc motor)得到了越來越廣泛的應用。傳統(tǒng)bldc中轉子位置傳感器使電機的結構變得復雜，而且在一些小尺寸bldc中，傳感器的放置成了設計中的一個難題。因此，一種稱為無轉子位置傳感器控制的技術得到越來越多的應用。它利用反電勢檢測電路來取代傳感器，以提高電路和控制的復雜性來降低電機的復雜性[1]。許多****半導體廠商開發(fā)出了基于此技術的專用ic。本文以micro linear公司的ml4428為例，介紹無轉子傳置傳感器在無刷直流電機控制中的應用。
ml4428為28腳雙列直插式結構。它由以下6大功能模塊組成：
(1) 反電勢采樣器和vco構成的反電勢檢測模塊。
(2) 啟動和換流邏輯模塊。
(3) mos管功率驅動模塊。
(4) pwm速度控制模塊。
(5) pwm電流控制模塊。
(6) 電源故障檢測模塊。
ml4428提供了在啟動和控制“△”接法或“y”接法無刷直流電機時，所要用到的所有功能，包括pwm方式的速度控制、制動和電源故障檢測等功能。ml4428保證在任何運行狀態(tài)下，場效應管不會上下直接導通而擊穿，而且可以通過采用緩沖三極管或標準高端驅動器來驅動高壓(>12v)電機。ml4428還用到了一種快速啟動(smart-starttm)技術。它通過對轉子位置進行采樣，根據采樣信號來驅動電機，使電機一直加速到額定轉速。這樣不僅能保證在啟動時電機不會反轉，而旦還能縮短啟動時間。
2反電勢檢測和換流器
當永磁無刷電機運轉時，各相繞組的反電動勢與轉子位置密切相關。由于各相繞組是交替導通工作的，在某相繞組不導通的時刻，其反電勢波形的某些特殊點，可代替轉子位置傳感器的功能，得到需要的換相信息。
圖2給出了反電勢感應電路的原理。中點仿真器輸出三相的中點電位，多路復用器根據換向邏輯選擇輸出未通電相（檢測相）的感應電勢輸入(phi)，經符號轉換器就得到了檢測相的感應電勢值。
中點仿真器、多路復用器、互導放大器和符號轉換器相當于一個相位探測器，它與環(huán)路濾波器以及壓控震蕩器(vc0)，構成了反電勢鎖相環(huán)。鎖相環(huán)把vco鎖定于電機的反電勢，vco準確地輸出電機的換流頻率。運用鎖相環(huán)技術，通過測定電機繞組的感應反電勢來確定正確的換相次序。只要電機在運行過程中，電機自感系數的波動>百分之30，而且電機對pwm噪聲的反應不敏感，就可以運用這種反電勢感應技術實現三相電機的正確換流。
在反電勢檢測電路中，通過對不通電相的采樣來決定是增大還是減小換流頻率。如換流過慢，誤羞放大器將對rcvco上的濾波器rc充電；而當換流過慢時，就會增大對vco的輸入，使vco的輸出頻率升高，從而加快換流，其中rcvco被用做模擬速度控制環(huán)的速度反饋電壓。
反電勢采樣輸入phi對gnd的輸入電阻大約都為8. 7kω在驅動高壓電機時，phi輸入必須與電阻串聯，以保證任何phi輸入的****電壓不會超過3 vω和相位檢測器參數的計算[3]
vco的設定必須保證，在****頻率下運行時，vco的控制電壓不會超過yref，即****頻率為：
式中ⅳ為電機極數，rpmmax為電機每分鐘****轉數。vco增益的最小值為：
| 
