反电势法换相原理及实现(三)

         之前的文章介绍了过零点换相延迟时间方法的设置,针对过零点分布均匀的电机,该方法比较适合,但是由于电机制造工艺水平的差异,实际的无刷直流电机三相绕组并不是完全对称的,导致三相反电动势之间存在差异,相邻过零点的间隔时间不完全相等,导致过零点分布不均匀。反电动势法主要是检测反电动势波形上升和下降部分的两个过零点。

       假设电机A相反电动势存在相位偏移,波形上升和下降部分的过零点滞后出现,导致过零点在时间轴上分布不均。如下图所示:

       

                                        图 1  A相反电动势偏移时的三相反电动势波形

        虚线代表理想反电动势,实现代表存在相位偏移的实际反电动势,过零点的间隔时间,过零点的间隔时间Tzz(1)、Tzz(2)和Tzz(3)不相等。每相反电动势波形上升和下降部分的两个过零点相差180度电角度。

        使用传统的延迟时间设置方法,某些换相点偏离理想换相点较大,当某次换相严重滞后时,下次过零点容易被湮没,导致电机失步。为了避免这种情况的发生,让换相点位于相邻2个过零点的中间位置,特提出一种新的延迟时间设置方法。由图1可以发现过零点间隔时间存在着周期性规律,如 Tzz(1)= Tzz(4)、Tzz(2)= Tzz(5)和 Tzz(3)= Tzz(6)。如下所示为新的延迟时间设置方法示意图

       


                                      图 2  新的延迟时间设置方法

         过零点的间隔时间 Tzz(k-3)和 Tzz(k)相等,当检测到第k次过零点时,从第k次过零点到第k次换相点的延迟时间 Tzc(k)设置如下:

            Tzc(k)= Tzz(k-3)/ 2

     式中,Tzz(k-3)为第k-3次过零点到第k-2次过零点的时间

        当三相反电动势波形的间隔时间长度不是理想的120度电角度,过零点间隔时间不相等时,采用新的延迟时间设置方法可以使换相更加准确,换相点落在前后2个过零点的中间位置,过零点不容易被湮没,电机不易失步,提高了电机运行时的可靠性。
  
    通过以上几篇文章分析了上桥PWM调制,下桥恒通调制方式时的端电压波形,探讨相应的反电动势过零点检测方法,在PWM 调制信号开通状态结束时刻对端电压进行采样,由软件算法确定反电动势过零点。针对电机运行存在超前或滞后换相及过零点分布不均匀时,通过不同方法设置相应的延迟时间来实现电机的准确换相。


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