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如何根据霍尔信号与反电动势波形关系准确推导出绕组通电顺序?

问答 5 张飞实战电子 发布于 2022-04-27 09:43
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有很多电机驱动行业的同行们在拿到一个三相直流无刷电机时,想用方波控制的方式来控制这个电机,但是往往不知道怎么根据霍尔信号来确定定子三相绕组的通电相序,今天我们一起来讨论一下如何准确的确定出绕组通电顺序,保证第一次上电就让电机正常转起来。

上图是通过实际测试得出的三相直流无刷电机的霍尔信号跟线反电动势(相线跟相线之间的反电动势)的波形,对于方波控制来说,采用的是六步换相方式,也即是每60度电角度更换一次绕组的通电相序,对于带有传感器的三相电机来说,霍尔传感器是比较常用的位置传感器,因此使用三个霍尔传感器就可以检测电机的位置,那么根据转子磁极的变化,霍尔信号会发生电平翻转,因此就可以得出上图所示的HALLAHALLBHALLC对应的波形,我们只需要三个霍尔信号的其中一个发生电平翻转,就可以切换绕组的通电相序。

从图中可以知道,霍尔信号每隔60度电角度会发生一次跳变,经过6次换相就是我们经常使用的六步换相控制方式。

那么我们今天讨论的就是如何确定每个霍尔沿跳变后,三相绕组如何通电?要弄清楚这个问题,大家需要弄清楚以下几个问题:

问题1.拿到一个新电机,如何测量出霍尔信号跟线反电动势的关系?

问题2.相反电动势跟线反电动势的关系?

问题3.相反电动势跟相电压的关系是什么?

问题4.怎么通过相反电动势跟霍尔信号的波形关系确定绕组导通关系?


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赵云

问题1.拿到一个新电机,如何测量出霍尔信号跟线反电动势的关系?

答:准备一个四通道的示波器,三个通道用于测量霍尔信号,另一个通道分别测量ACABBC跟霍尔之间的波形。(测量波形时需要将电机通过其它方式拖动旋转(其它电机带动、手动拧电机、通电后断电利用电机停转前测量波形))这样,大家就可以画出上图所示的波形了,得到霍尔信号跟线反电动势的关系。

 

问题2.相反电动势跟线反电动势的关系?

答:通过矢量合成的原理,例如Eac = Ea - Ec = Ea + (-Ec),绘制出矢量合成图,就可以知道线反电动势和相反电动势的关系,矢量合成图如下图所示:

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从上图中可以知道,Ea超前Eac 30度电角度,-Eb超前Eab 30度电角度,-Ec超前Ebc 30度电角度。这样就可以知道相反电动势和线反电动势的关系,也就可以知道相反电动势和霍尔信号的关系。同样可以绘制出相反电动势跟霍尔信号的关系波形,如下图所示:

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问题3.相反电动势跟相电压的关系是什么?

答:通过问题2中的图我们可以知道相反电动势和霍尔信号的关系了,而我们给绕组通电是给绕组上施加电压,也就是三相如何施加相电压,所以我们还要找到霍尔信号跟相电压的关系,这样才能确定出霍尔信号对应的通电相序。这里引入电机等效模型分析,规定相电流的正方向由相线端a/b/c流入,N端流出,那么我们可以知道反电动势产生的电流流向是相反的,但是当我们在相线端a/b/c施加正向电压时,测量反电动势,此时反电动势电压的方向也是正向的,也就是我们去观察a/b/c端跟N端,可以知道相电压跟反电动势电压方向一致,但是电流方向是相反的。这就是相反电动势跟相电压的关系。

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问题4.怎么通过相反电动势跟霍尔信号的波形关系确定绕组导通关系?

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答:从问题3我们可以知道相反电动势方向跟我们施加相电压的方向同向,电流方向相反,所以我们可以从上图直接得出每个霍尔沿跳变之后的绕组通电相序。绕组导通可以用下表表示:

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好了,那么本次讨论就到这里了,希望通过这次讨论,大家能掌握这种确定绕组导通相序的方法,以后不管拿到什么电机,都可以准确的知道导通相序,这种方法也是比较恰当的方法.

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