【经验】基于电机驱动芯片MLX81207的BLDC应用之方波驱动算法中转子位置估算

时间： 2018-04-30 来源：世强

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BLDC(Brushless Direct Current)无刷直流电机已在家用电器、汽车、医疗、工业设备等领域被广泛使用，直流无刷电机的驱动方式有多种：分别为方波120°脉宽调制、正弦脉宽调制（SPWM）、空间脉宽矢量调制（SVPWM）。这三种驱动方式主要的区别是对于转子位置的估算不同。MELEXIS的电机驱动芯片MLX81207可以实现这三种脉宽调制方式。在转矩脉动要求不高的场合，方波120°脉宽调制仍然有大量的应用。

方波120°脉宽调制驱动方式两相导通，一相悬空。以Y型电机为例，控制模型如下图1所示。

图1 方波驱动等效图

A相与B相分别加电源和地，C相悬空。中间节点定义为A’B’C’。在AB相通电期间，电机旋转时，线圈AA’、BB’和CC’都产生感生电动势，产生的感生电动势与外加的电源方向相反，所以叫“反向感生电动势”（BEMF）。

图2 六种通电情形下各绕组的感生电动势

从图2的波形可以看出，当其他两相通电时，另一项的感生电动势会从电源正降到电源地或者从电源地上升到电源正，当反向电动势电压为1/2电源电压时为过零点。检测到过零点后，电机转过30°的电角度后换相。Melexis电机驱动芯片MLX81207检测A、B、C三相的端电压，但是通过检测端电压，不能精确采集到1/2电源电压。MLX81207会根据上一个换相周期T，对这个周期的反向电动势进行开窗采集多个反向电动势点，然后算出反向电动势电压为1/2电源电压的时刻。假设上一个换相周期为T，这次换相后的初始时刻为T0，计算出的过零点时刻为Tz，转过30°电角度需要的时间是Tz-T0，那么电机再转过30°电角度需要的时间也近似为Tz-T0。

图3 过零点及开窗时刻示意图

如果所示，T0和T1之间的两条蓝色虚线便为采集反向电动势的开窗时间。在开窗时间内采集多次反向电动势进行滤波后，算出反向电动势的过零点，知道了过零点，也就知道了电机的转子位置。

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