在無刷電機中，轉(zhuǎn)子位置傳感器的存在會增大電機體積，難以實現(xiàn)電機的小型化；傳感器輸出信號一般為弱電信號，容易受到干擾；溫度、濕度、振動等外界因素的變化會降低傳感器工作的可靠性，不能應(yīng)用于惡劣場合；傳感器對安裝位置精度的要求及電機引線的增多也是不利的因素。因此，無刷電機的無位置傳感器控制技術(shù)越來越受到國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。

    由于無需安裝轉(zhuǎn)子位置傳感器，無位置傳感器無刷電機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高，特別適合于因電機體積較小而難以安裝位置傳感器或者電機工作環(huán)境惡劣而難以保證位置傳感器可靠工作的場合。目前，無位置傳感器無刷電機已廣泛應(yīng)用于收錄機、錄像機等小型電器以及作為電腦硬盤、光驅(qū)的驅(qū)動電機。

無位置傳感器無刷電機控制技術(shù)的位置檢測方法

無位置傳感器無刷電機雖然省去了轉(zhuǎn)子位置傳感器，但其工作原理并未改變，在運行過程中仍然需要轉(zhuǎn)子位置信息以控制繞組正確換向，因此如何獲得轉(zhuǎn)子位置信息是影響無位置傳感器無刷電機可靠工作的關(guān)鍵。常用的位置檢測方法主要有以下幾種：

1、反電動勢法

反電動勢法是目前最常用的一種檢測轉(zhuǎn)子位置的方法，當(dāng)無刷電機運轉(zhuǎn)時，各相繞組反電動勢與轉(zhuǎn)子位置密切相關(guān)。由于各相繞組交替導(dǎo)通，在任意時刻總有一相繞組處于不導(dǎo)通狀態(tài)，其反電動勢波形在該繞組端部是可以檢測出來的，利用反電動勢波形的某些特殊點，就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測。反電動勢檢測方法主要有三種，即過零法、鎖相環(huán)法和積分法。

對于三相無刷電機，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定子繞組反電動勢過零點(即相繞組反電動勢與三星中性點電位的交點）相對于轉(zhuǎn)子磁極的空間位置是固定的，不隨電機的轉(zhuǎn)速而改變，通過檢測過零點就可以確定轉(zhuǎn)子磁極位置。過零法就是根據(jù)這個原理，當(dāng)檢測到未導(dǎo)通相繞組反電動勢的過零點后，再延時一段時間(30°電角度)，就是下一個狀態(tài)的換向時刻。這種方法實現(xiàn)簡單，但容易受到干擾，特別是當(dāng)無刷電機采用PWM控制時，直接加在電機繞組上的PWM電壓會嚴(yán)重干擾反電動勢波形，使過零點的檢測困難。

鎖相環(huán)法是利用一個鎖相環(huán)，使電機換向頻率與未導(dǎo)通相繞組反電動勢過零點的頻率保持鎖定，以確定逆變器正確的換向時刻，該方法能根據(jù)轉(zhuǎn)速變化自動調(diào)整換向頻率。

積分法是把整形后的反電動勢波形送入積分器，其輸出與預(yù)置門檻電位比較后觸發(fā)定時器。經(jīng)過段延時后換向。這種方法降低了PWM噪聲的影響，但也會造成誤差的積累，影響檢測精度。

反電動勢檢測法的優(yōu)點是線路簡單、技術(shù)成熟、成本低、實現(xiàn)起來相對容易。不足之處是當(dāng)電機停止或轉(zhuǎn)速較低時，反電動勢沒有或很小而無法檢出，必須采用其他起動方式,。目前最常用的方法是使電機按他控式同步電機的運行方式從靜止開始加速，直至轉(zhuǎn)速升高到能夠保證可靠檢測到反電動勢時，再切換至自同步運行狀態(tài)，完成電機的起動過程。這種起動方式產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩比較低，一般只適用于空載或輕載工況下起動。

2、轉(zhuǎn)子位計算法

這種方法是利用無刷電機各相瞬態(tài)電壓和電流方程，實時計算電機由靜止到正常運轉(zhuǎn)任一時刻轉(zhuǎn)子的位置，以此控制電機的運行。叫這種方法不需要其他的起動方式，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置信息的全程檢測，但對無刷電機本體的數(shù)學(xué)模型依賴大，當(dāng)電機參數(shù)因溫度變化發(fā)生漂移時，會使控制精度受到影響。另一方面由于利用在線實時計算，計算過程復(fù)雜，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速較高時，必須采用數(shù)字信號處理器DSP以及高速A/D轉(zhuǎn)換器，增加了系統(tǒng)的成本。其具體實現(xiàn)方法主要有電流注入法、卡爾曼濾波法、狀態(tài)觀測法等。

3、續(xù)流二極管法

這種方法是通過檢測逆變器不導(dǎo)通相功率管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的導(dǎo)通狀態(tài)，間接檢測反電動勢過零點，以獲得轉(zhuǎn)子位置信息。

    在以上幾種轉(zhuǎn)子位置檢測方法中，反電動勢過零法使用最為廣泛，技術(shù)最為成熟。

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