无位置传感器无刷直流电机的启动技术

周沙　鲁晓阳

摘 要 在无位置传感器无刷直流电机的控制中，反电动势法是目前采用最多的启动控制方法，本文比较了目前常用的一些起动方法，介绍了其原理及实现方法，论述了这些起动方法的优缺点。

关键词 无刷直流电机 反电动势 启动

中图分类号：TM33 文献标识码：A

目前常用的无位置传感器控制多为反电势法控制，反电势法的原理简单，在无位置传感器无刷直流电机的实际运用中，采用此方法是最多的，反电势法的弊端就是在电机静止或速度低时，该方法不适用，需要采用特殊的启动方法。针对此问题，一些启动方法也相继被研究无刷直流电机的学者们提出。目前无刷直流电机主要的启动方法有以下几种：

1三段式启动法

该方法将电机的启动分为三步：转子预定位、加速和切换。以两极三相电机为例，电机在启动时，需要预先知道电机转子的初始位置，才能确定首先需要导通哪两个功率管给电机进行供电。由于无法直接判断转子初始位置，预定位采用的方法是，导通逆变器任意两个功率管并控制绕组电流，通电一段时间后关断，此时转子会转到预定的位置，然后将该位置视为转子初始位置，进行下一步启动过程；加速阶段，知道转子初始位置后，可以按照预先设置好的换相顺序给功率管进行导通，该过程为开环过程。每次换相前并不知道转子具体位置，只是按照预先设计好的启动加速曲线逐渐加快电机转子速度，电机每相的导通时间和换相时间也是预先设置好的，按照设置的换相顺序导通相应的逆变器的功率管，换相频率逐渐升高，并逐渐提高逆变器的斩波占空比，电机速度开始變快，当到达设定的切换阀值时，进入到切换阶段。切换阶段，电机速度达到预定值后，即能够准确检测到反电势过零点信号，将电机切换到无位置传感器控制运行状态。预定位过程一般容易实现；在加速过程，加速曲线设计的好坏会影响电机启动的稳定性；在切换阶段，如切换不平滑有可能会导致电机启动失败，因此三段式启动方法需要进一步研究和改进。

2升频升压启动方法

该方法的实现主要是依靠硬件电路，启动原理如图1-1所示。电压VCC接通以后，压控振荡器输入端的电容 C 上的电压Uc会逐渐提高，将Uc送入压控振荡器中，压控振荡器的输出信号经分频以后再输出，环行分配器通过接收分频器输出的时钟信号，然后转换成换相信号控制逆变器各个功率管的导通与关闭。下端PWM电路在电压Uc的控制下通过调节PWM信号的占空比控制电机绕组电压，绕组上的电压和频率会随着Uc不断增大而不断提高。当电机运行至反电势过零点达到可以正常检测的条件后，将Uc与设定的参考电压在比较器里比较，进行切换。

当Uc到达预定值后，电机会切换至无位置传感器控制运行状态，无刷直流电机的启动完成。在规定的速度范围内，升频升压启动方法可实现在空载、轻载条件下的启动，但要根据电机参数设计启动电路，增加了系统复杂性。

3预定位启动法

在启动初始状态时，转子初始位置的判定跟三段式启动的预定位过程一样，确定初始位置后，根据功率管的导通次序，会预先设置好一个换相顺序表。在电机运行过程中，每次按照设置好的换相顺序控制电机不断旋转运行，同时不断提高外施电压的大小，这样电机速度会不断变快，反电势也逐渐变大，在此加速过程中，当能连续N次准确地检测到反电势过零点信号后，判断预定位启动过程结束，电机切换到无位置传感器控制状态运行。该方法原理简单，易于实现，但只在电机空载启动和控制精度要求不高的场合适用，因此应用范围有限。

综上所述，各种启动方法都有其优缺点，根据应用场合和要求的不同可以选择与之相适应的电机启动方法，因此，无刷直流电机的启动技术存在很大的发展潜力。

参考文献

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