摘要：為了實現pwm-on-pwm調制方式控制的無位置傳感器無刷直流電機轉子位置信號的檢測，在分析了該種調制方式控制的功率逆變器為橋式結構無刷直流電機端電壓的基礎上，提出一種通過檢測線電壓差的過零點，移相30 度電角度獲得換相信號的方法，并以此得到了相應的檢測電路。通過應用該檢測電路搭建無刷直流電機控制系統的仿真和實驗結果表明：提出的方法在寬速度范圍內，特別是低速時都能準確地檢測到轉子的位置，從而驗證了該方法的有效性。

關鍵詞：無刷直流電機；換相信號；pwm-on—pwm調制；反電勢過零點；檢測

中國分類號：tm36 +1    文獻標志碼：a    文章編號：1001-6848(2010)07-0088-04

    到目前為止，對于功率逆變器為橋式結構的無刷直流電機而言，無刷直流電機實現調速的pwm調制方式主要有半橋調制、全橋調制和pwm-on-pwm調制三種。半橋調制控制簡單，但存在斷開相導通產生負向轉矩的現象。全橋調制盡管斷開相不會產生續流現象，但開關管的開關次數遠遠高于半橋調制開關管的開關次數，損耗較大。pwm-on-pwm調制又稱為30度調制，是近年來提出的無刷直流電機的****pwm調制方式，它能同時解決半橋調制斷開相導通的問題與全橋調制開關損耗大的問題[4-5]。

  無論采用何種調制方式，無刷直流電機的運行都必須依靠正確的換相信號控制繞組的電流與反電勢保持同步。傳統獲取換相信號的方法是采用位置傳感器直接測量，但位置傳感器增大了電機體積及生產工藝難度，不能適應高溫、高濕、污濁空氣等惡劣的工作環境。因此，無刷直流電機的無位置傳感器控制成了研究的熱點，目前研究****泛的是通過檢測繞組反電勢過零點，延遲30度電角度得到換相信號，但由于繞組反電勢無法直接檢測，國內外許多學者提出了許多通過端電壓直接或間接檢測反電勢過零點的方法[6-10]。本文在分析pwm-on-pwm調制方式一個換相區間端電壓的基礎上，提出一種通過檢測線電壓差的過零點來檢測pwm-on-pwm調制方式控制的無刷直流電機換相信號的方法，仿真波形和實驗結果表明：該方法可以在很寬的速度范圍內特別是較低速度下能準確檢測到反電勢過零點。

   具有理想梯形波反電勢、方波電樞電流、三相繞組星形連接的無刷直流電機等效主電路如圖1所示，圖中sl、s3、s5為半橋逆變器的上管，s2、s4、s6為半橋逆變器的下管。

   

    三相繞組反電勢、電樞電流和逆變器六個開關管pwm-on-pwm調制方式的驅動信號波形如圖2所示。

    從圖2中可以看出，每個60度換相區間，前30度和后30度逆變器的開關管處于上管pwm、下管恒通或上管恒通、下管pwm兩種狀態。下面以o~60度換相區間進行分析，在此區間內，a相和b相繞組通電，c相繞組斷開。為了分析的方便，假設：每一個開關管的導通壓降相等，記為vt；每一個續流二極管的正向壓降相等，記為vd。

 

    (1)0度—30度，上管pwm、下管恒通

    當sl導通、s4導通時，等效電路如圖3(a)所示，有

   

    由此可得

 

    由式(4)~式(6)得

 

 

    當sl關斷、s4導通時，等效電路如圖3(b)所示，有

   

    由(10)，(11),(12)得：