基于反電勢濾波方法的無傳感器bldcm控制
張淑艷，王行愚，姚曉東
（華東理工大學信息科學與工程學院，上海200237）
摘要：目前應用于無傳感器bldcm的控制方法都是采用位置檢測電路末間接獲得轉子位置信息，實現對bldcm的控制。該文提出一種可以省掉位置檢測電路的基于反電勢濾波的方法，可以準確獲得反電勢過零點，驅動bldcm平穩運行。基于tms320lf2407a的控制平臺進行實驗，結果證明了該方法的有效性。
關鍵詞：反電動勢濾波；無刷直流電機；無傳感器控制；數字信號處理器( dsp)
中圖分類號：tm36 +1 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848( 2010)05-0066-04
0引言
目前，應用于無傳感器bldcm控制的方法很多，如反電勢檢測法、定子繞組電感法、速度無關位置函數法、基于擴展卡爾曼濾波器(ekf)的狀態觀測器法、智能化控制方法（模糊控制、神經網絡控制以及小波神經網絡控制等）等等.，這些方法都是以位置檢測電路為基礎的，不僅增加了電路的復雜性和成本，也增大了控制板的體積，因此本文提出不需要位置檢測電路的基于反電勢濾波的方法，只需要幾個電阻將反電勢信號限制在tms320lf2407a芯片的ad采樣模塊的工作電壓范圍內。該方法電路實現簡單可靠，而且能夠獲得準確的反電勢過零點，可以代替傳統的位置檢測電路獲取轉子位置信息。
由于反電勢信號與電機轉速咸正比，在低速和靜止情況下，反電勢信號很小或者沒有，在這種情況下找到過零點是非常困難的，而在高速區域反電勢信號幅值較大，尋找過零點相對容易，但是隨著轉速的提高，相位延遲也會越來越大，因此給換相時刻的確定帶來困難[46]，本文將詳細討論以上兩個問題，并給出基于反電勢濾波方法的無傳感器bldcm控制實驗結果。
1反電勢濾波控制方法概述
反電勢檢測控制法的基本原理是在忽略永磁無刷直流電動機電樞反應影響的前提下，通過檢測“斷開相”的反電勢過零點，按照一定規則作適當延遲后得到功率器件正確觸發時刻，再按照電機的運轉方向以一定次序來輪流觸發六個功率管，即可實現對無傳感器bldcm的控制。由此可見，如何給出一個可精確識別過零點的算法，從而估計轉子位置，使電機繞組在正確的時間進行換相是實現bldcm控制的關鍵。
以往的反電勢過零點檢測都是通過位置檢測電路來實現的，一般由隔離、濾波和比較三個環節構成，位置檢測電路得到的反電勢信號送人dsp的捕獲引腳，根據一定的規則產生換向信號，控制功率管的導通與關斷，驅動電機運行。
在實際情況下，在斷開區間段反電勢存在以下噪聲：一是耦合來自導通區間段的噪聲，二是繞組的pwm驅動信號耦合到繞組的bemf信號上。這些噪聲會使位置檢測信號出錯，導致電機無法正常運轉。因此，需要尋找一種有效的方法來獲取可靠的反電勢過零點。
本文提出的基于反電勢濾波的過零點檢測方法，省掉了位置檢測電路，直接將分壓后的反電勢信號送人dsp芯片adc端口，然后對反電勢信號進行采樣，隨后通過軟件濾波的方法對反電勢信號進行處理，獲取準確的反電勢過零點，再對其進行適當的濾波延遲補償，最終得到正確的換向時刻，實現無傳感器bldcm的控制。基于dspfms320lf2407a平臺的反電勢濾波方法的無傳感器bldcm控制系統的原理框圖如圖1所示。
電機低速和高速時反電勢的特征差別較大，因此反電勢濾波控制方法不同，下面具體介紹低速區間反電勢濾波控制方法和高速區間的反電勢濾波控制方法。
2低速區間的反電勢濾波控制方法
由于低速區間的反電勢幅值較小，因此某一相斷開區間的反電勢信號的斜率也比較小，再加上各種噪聲對它的影響，使得在斷開區間檢測到虛假過零點信號的概率較大。
針對這種情況，本文采取的方法是：對u(a)、v(b)、w(c)三相同時進行連續采樣，獲得這三個采樣結果之后，將會產生一個adc中斷，然后這些采樣被送至三個相同的iir濾波器，產生三個濾波采樣，將該采樣值與過零閾值進行比較來確定過零點。
其中timerl用于測量從一個過零點到下一個過零點所 |
