无位置传感器控制系统实验结果与结论

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                    　　为验证本节所提出的无位置传感器软硬件控制系统，下面进行无刷直流电机的实验研究。
　　图1显示出了电机由模拟比较电路检测的某一相端电压信号，图中所指出的地方是不导通相反电动势过零的时刻。当PWM处于高电平，电机两相绕组电流呈上升状态时，会有与PWM相同斩波频率的共模噪声出现。因此，为避免此种干扰对反电动势过零点准确检测的影响，应在电机转速较高时，绕组反电动势频率和峰值较大的情况下，当PWM处于高电平时进行模拟检测。这样，图1中所示大约有200mV的共模噪声，对于反电动势干扰较小。



　　图1?? 用于检测过零点的BLDC端电压波形
　　由于MOSFET功率管中集成续流二极管的存在，电机绕组端电压会被钳制在较小的负电压上，这正是一个续流二极管的压降，如图1所示。因此，相对于模拟检测电路的地电位来说，当不导通相端电压从这个负压降向正电压转变的时刻，即是反电动势过零点时刻。
　　图2所示为无位置传感器模拟检测电路所得到的反电动势过零比较信号与安装在定子中相隔120°电角度的三相霍尔信号。每个霍尔信号的跳变沿正好对应于过零点检测信号延时30°电角度的时刻，这说明检测到的反电动势过零点信号能够十分精确地反映无刷直流电机的位置信息。以此作为电机换相的依据，在闭环阶段可以取得和有霍尔位置传感器相同的结果。



　　图2?? 过零点检测信号以及对应的二相霍尔信号
　　由实验结果可以看出，本节提出的无位置传感器控制方法能够有效地进行BLDC的换相控制，与实际安装的霍尔信号进行对比，证明具有很高的精确度，使得BLDC运行能够脱离位置信号系统能够而运行，大大提高了磁悬浮飞轮运行的可靠性和安全性。
　　本节根据提出的无位置传感器控制方法，采用具有高性能运动控制TMS320F2812数字信号处理器作为主控制器，基于DSP的硬件结构和开发环境设计了整个软硬件控制系统，并分析了应当注意的问题。对软硬件分别进行了调试与实验，通过实验波形可以得知，所设计的无位置传感器控制系统能够有效地检测到不导通相反电动势的过零点，证明了所设计的控制系统的实用性和正确性。
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