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      行業動態 /

      X-TEAM 直流無刷電機的霍爾是120°安裝還是60°安裝好?

      文章出處:x-teamrc.cn? ?人氣:? ?發表時間:2019-07-27 09:07

      我們在電動車,家用電器,印刷機械等很多行業都可以看到直流無刷電機的應用。直流無刷電機的運行時靠確定霍爾記錄轉子的位置,傳送信號到控制芯片來控制直流無刷電機的工作狀態。

          這里的霍爾的作用就用來記錄直流無刷電機的轉子的位置,從而控制換相功率,在三相直流無刷電機里,用三個霍爾傳感器就可以記錄六個相位的位置。

           隨著電力電子技術的發展,無刷直流電機得到了越來越廣泛的應用,在電動車輛、家用電器、紡織機械等領域都可以見到無刷直流電機的身影。無刷直流電機工作時,需要根據轉子位置的不同來切換工作狀態?;舳鷤鞲衅鞒S脕頇z測無刷直流電機的換相位置,對于三相無刷直流電機,3 個霍耳傳感器就可以將6 個換相位置檢測出來。常用的霍耳傳感器安裝方式有120 ° 安裝和60° 安裝2 種,2 種方法都可以輸出6 個不同的霍耳信號,分別對應6 個不同的區域,當無刷直流電機轉子轉到某一區域時,對應的繞組通電,電機就可以正常工作,若霍耳信號與繞組關系錯誤,就無法正常工作,甚至會對電機或功率器件造成損壞。因此,確定霍耳信號與定子繞組關系對于無刷直流電機而言非常重要。

          已有一些文獻對如何確定霍耳信號與定子繞組關系進行了研究,并提出了一些檢測方法。提出了區分無刷直流電機定子繞組、霍耳傳感器引腳的方法,但這種方法適用于霍耳傳感器的輸出為模擬量的情況,而無刷直流電機的霍耳傳感器大多輸出數字量。根據線反電勢與換相信號的關系來判斷換相信號與繞組關系,使用DSP 捕捉線反電勢過零點,使用示波器來采集線反電勢波形,要獲得線反電勢,兩種方法都要借助外力使電機轉動。需要將轉子轉到特定位置,然后根據繞組通電情況判斷,實現不太方便。提出了一種無刷直流電機相序故障自恢復方法,但這種方法需提前獲知霍耳信號的安裝方式,即120°安裝還是60°安裝。

       

          采用三三導通的方式將電機轉子依次轉到6個位置,并紀錄對應的霍耳信號,以此來判斷繞組與霍耳信號關系。該方法無需提前獲知霍耳傳感器是120°安裝還是60°安裝,也無需借助外力使電機轉動,安全可靠,簡單易行,可以廣泛應用于帶霍耳傳感器的無刷直流電機應用場合,如電動自行車、紡織機械等。

          

      1、直流無刷電機原理

          三相無刷直流電機常采用兩兩導通的方式工作,兩兩導通指任意時刻逆變器只有2只開關管開通。無刷直流電機需要根據轉子位置來切換工作狀態,也就是說換相點是無刷直流電機正常工作必不可少的信息。圖1為三相無刷直流電機換相點示意圖,為便于理解,特給出了反電勢以及相電流波形,圖中ea,eb,ec代表三相相反電勢,由圖可見,對于三相無刷直流電機,每個電周期內有6個不同的換相點,也就是說每個電周期內電機換相6次。

      直流無刷電機.jpg

          霍耳傳感器常用來檢測無刷直流電機換相點。三相無刷直流電機需要3 個霍耳傳感器來檢

      測6 個不同的位置,霍耳傳感器的安裝有120° 安裝和60° 安裝2 種方式,120° 安裝指3 個霍耳傳感

      器互差120° (電角度),而60°安裝指3 個霍耳傳感器互差60° (電角度),2 種安裝方法對應霍耳傳感

      器的輸出信號如圖2 所示,圖2 中霍耳信號跳變的位置就是換相點。2 種安裝方式最大的區別在于采用60 ° 安裝時可以輸出“000”和“111”信號,而120° 安裝則不會輸出這2 個信號,通過這一點可以判斷霍耳傳感器的安裝方式。

      直流無刷電機.jpg

          不管采用哪種安裝方式,輸出的霍耳信號將每個電周期分為6 個區域,當轉子轉到某個區域時,特定的繞組通電,無刷直流電機即可正常運行,若霍耳信號與繞組關系不準確,電機將無法工作,甚至會造成電機或逆變器損壞。下面介紹一種無刷直流電機霍耳信號與繞組關系自學習方法。

       

      三相直流無刷電機轉矩可以由下式來計算;

          T =eaia + ebib + ecicω式中:ea ,eb ,ec 為三相相反電勢;ia ,ib ,ic 為三相相電流;ω 為電機角速度??蛰d時,在電機繞組中通以固定電流,電機轉子將轉到某一位置并停止,此時電機產生的轉矩零圖3中,Ⅰ~Ⅵ表示霍耳傳感器將電周期分成的6 個區域,當兩兩導通時,通電的兩相繞組電流大小相等,方相反,電機轉矩為零的點分布在各個區域的邊界上;當采用三三導通時,三相繞組均通電,,若電流最大相的電流為I,那么其它兩相電流為-I/2,此時電機轉矩為零的點分布在各個區域的中間位置,如圖3 所示。通過以上分析可以知道,要使轉子轉到某一個區域,采用三三導通的方法要比兩兩導通的方法更加合理。

      直流無刷電機.jpg

       

           在某一個特定的區域,正常工作時需要通電的直流無刷電機繞組是一定的,如圖3 中的區域Ⅰ,兩兩導通時需A 相和B相繞組通電,要想產生正轉矩,A 相繞組應通正電流,B 相繞組應通負電流,記為“A+B-”,要產生負轉矩則“B+A-”,其它區域內直流無刷電機繞組通電的情況如表1 所示。如果電機采用三三導通方式工作,可以根據反電勢很容易地得出繞組通電情況,這里就不再列舉。

      無刷電機

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