利用死区时间间隔检测正弦驱动电机反电动势的方法

2025-5-21 16:49

2025-5-21 16:49 上传

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驱动无刷直流（Brushless DC，BLDC）电机或永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）
的标准化方法有两种：梯形驱动（或方波换向）与正弦驱动。
梯形驱动相对简单，即便采用8位单片机（MCU）也能轻松实现，因为其本质是由少量反馈源控制状态切换的驱动状
态机。在无传感器解决方案中，电机的反电动势（Back Electromotive Force，BEMF）作为转速指标，其基于电机三
相的过零检测（Zero-Cross Detection，ZCD）结果每旋转60°提供一次转子位置。
若要为旋转中的电机测量BEMF，必须停止驱动线圈以避免信号失真。当半桥的上桥臂和下桥臂MOSFET均驱动为逻
辑低电平时，即可满足该条件。
在梯形驱动中，由于一个完整电周期的六个步骤中有两步能够依次每相满足所需的条件，并通过硬件电路和软件算法
滤除其他相的干扰，因此可以实现BEMF测量。
与梯形驱动相比，正弦驱动具有转矩纹波更低、效率更高、低速转矩更优等优势，但代价是复杂度显著增加。此外，
在正弦驱动中，三相始终处于驱动状态。因此，没有时间窗口可用于直接采集BEMF。
在正弦驱动中，通常采用磁场定向控制（Field Oriented Control，FOC）方法来采集BEMF，这需要快速精确的单个
线圈电流测量、复杂的数学变换，以及动态信号重建与预测。为了实现FOC，MCU需具备高于100 MHz的时钟频
率、快速ADC，以及只有16位和32位内核才具备的数学处理能力。
本技术简介中介绍的方法为直接测量BEMF创造了必要的条件，同时仍能持续对三相进行正弦驱动，从而无需依赖复
杂的采集和控制算法。
该解决方案可轻松在电机每旋转60°时获取一次ZCD，从而将驱动同步机制简化至8位MCU也能处理的程度，以便实
现简单的无传感器正弦电机控制方案。