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電機驅動的一大關鍵是準確知道轉子的位置，有感電機通過傳感器獲取轉子位置，無感電機只能通過間接方式獲取電機轉子位置，常見的方法有反電動勢法、電感法、磁鏈法、高頻脈沖法及其它智能方法，應用最多的是反電動勢法

反電動勢法無刷無感電機驅動電路可主要分為三部分：功率驅動部分，控制部分，轉子位置檢測部分

一． 功率驅動部分

功率驅動部分有二種實現方式，一是使用集成電機驅動IC，二是使用分立元件搭建。使用集成IC更加簡單，而且大多驅動IC都集成了多種保護功能，更加可靠，但成本較高。

使用分立元件搭建有二種：

① 使用N + P管，如下圖，這種方式實現簡單，而且PWM控制信號占空比能達到100%，但P管價格相對較高，一般電流在100A，耐壓在100V內，多應用于低壓小功率應用

R1，R4一般在100Ω以內，但也不能太小，一般為幾十Ω，R2，R3，R5一般為幾K到幾十K



②使用全N管，如下圖，N管耐壓及功率可選范圍很寬，所以適用于各種應用電路，但上臂橋驅動較復雜，如果采用自舉升壓電路，PWM占空比不能達到100%






上圖用比較簡單的方式實現上臂的自舉升壓，D1為自舉二極管，一般采用快恢復二極管，C1為自舉電容，具體大小可參考公式


 


二． 控制部分


此部分大致為MCU最小系統，根據所采用的MCU的不同而不同，一般使用內部晶振。帶有比較器、PWM定時器的MCU為比較好的選擇。


 


三． 轉子位置檢測部分


此部分是一個關鍵部分，根據使用驅動方法的不同而不同，主要的二種為反電動勢檢測與電流檢測


①反電動勢檢測


此法的理論基礎是電機在運轉時會產生反電動勢，在PWM導通器件的過零時刻，懸浮相的端電壓與中點電壓相等，硬件方法可建立一個虛擬中性點與端電壓比較，實際中大多使用軟件采樣比較方式


使用軟件進行采樣有三種方式：


1. 在功率管導通時刻采樣


二相導通時，中點電壓等于母線電壓的一半，因此可用母線電壓的一半作為參考電壓與第三相進行比較。


母線電壓一般較高，即使分半之后的電壓也可能高于MCU端口承受電壓，因此一般要用電阻進行分壓，這使得過零點的檢測靈敏度受到影響，而且由于在導通時間內進行采樣，因此必須有一個最小導通時間，電機低速運行受限制


2. 在功率管關閉時刻進行采樣


在上管關斷，下管恒通的狀態下，續流電流會流過下管體二極管，中點電壓理論值為0，為提高準確性，可將MCU內部參考電壓設為一個略高于0的值，如0.2，然后采集第三相與此值比較。


這種方式無需電阻分壓，提高了檢測靈敏度，同時抑制了高頻開關干擾，但需考慮MCU端口承壓能力，而且需保持一個最小關斷時間，因此PWM占空比無法達到100%

3. 在功率管全狀態采樣

如下圖，此種方法結合了以上二種方法的優點，克服了雙方的缺點


在大多數實際應用電路中，多采用方式一，如下圖，兩端分別接到電機三線與MCU

②電流檢測法

此法多應用于FOC控制中，如下，在三端回路中接上電流采樣電阻，采集相電流，經放大器放大后送入MCU，