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測定無刷直流電動機轉子霍爾信號與繞組對應關系的方法

來源:北京永光高特微電機有限公司作者:李利網址:http://www.fupoqq9.cn瀏覽數:684

1引  言

   無刷直流電動機用轉子位置信號(霍爾信號)來控制逆變器換相,這就要求霍爾信號與定子三相繞組有正確的對應關系。一般情況下在霍爾信號線上標明HA、HB、HC,與霍爾信號相對應的電機繞組上標上A、B、C以表示對應關系。然而在實際工作中經常遇到霍爾信號和繞組上的標記遺失或不明的情況,需要檢測霍爾元件和三相的對應關系。這時,普遍采用的方法是用原動機帶動電動機轉動,通過測得的反電勢來判斷對應關系。這種方法耗時較多,有時實驗條件也并不滿足;其次,在實踐中發現有時候相序不對電機也能轉動,只是三相電流很大,導致功率元件容易燒毀。

   本文介紹一種快速確定與霍爾信號相對應的繞組的方法,利用無刷電機的運行原理,方法簡單可靠,占用時間少,并且在分析與霍爾信號相對應的繞組時同時能給出電機轉動時PWM通電順序。

2通過霍爾信號檢測相應繞組的方法

   在實際中,我們碰到了這樣的問題:一臺多年前制造的BLDCM,已經沒有繞組和霍爾信號的標注。為了控制這臺電機,我們首先必須確認霍爾信號與繞組的對應關系。本次實驗電機有7根出線,分別是3根相線(三相的顏色分別為紅、黃、綠)、零線和3根霍爾信號線??刂齐娐凡捎萌郰聯接全控電路,采用兩兩通電的控制方法。三根霍爾信號線顏色我們假定為霍爾A、霍爾B、霍爾C。在電機順時針轉動的時候,對應輸出的霍爾信號如表l所示。

表1霍爾信號真值表

根據表1的霍爾信號真值表畫成導通圖,如圖l所示。

   圖1霍爾信號導通圖    

對上圖進行分析,并結合霍爾信號相關理論,可以得到如下結論:與霍爾信號對應的A相在180°時開始導通到360°時關斷,C相在120°時開始導通到300°時關斷,B相在60°時開始導通到240°時關斷。

 圖2永磁體位置圖

      (a)               (b)

在實驗中,我們緩慢轉動電機,同時測出霍爾信號。在霍爾信號由011條變到111時,即圖1中的180°位置,此時永磁體處在與A相對應的位置(雖然A相的顏色還沒確定),可以有兩種情況,如圖2所示。對于兩兩導通的方式,一共有六種通電模式,分別為A+B一,A+C一,B+A一,B+C一,C+A一,C+B一?,F分析在圖2a的情況下,六種通電方式產生的力矩方向分別如圖3所示。

    圖3  Y聯接繞組兩兩導通時合成轉矩矢量圖

   分析上圖可以知道,在180°位置,通入電流方向B+C一或者B一C+時,磁極將不會受力,而其他的方法通人電流時,磁極受力,電機會產生震動。

   按照同樣的方法分析圖2b,也可以得出:當通入電流方向B+C一或者B—C+時,磁極將不會受力,而其他的方法通入電流時,磁極受力,電機會產生震動。

   綜上所述,我們可以得出如下結論:在180°位置,隨機往三相電機繞組中的兩相繞線短時通人電流,電機不發生震動時,未通電的那相就是霍爾信號A對應的繞組。

   同理,在120°時測出霍爾信號C對應的繞組,在60°時測出霍爾信號B對應的繞組。

3實驗和結論

   結合霍爾信號工作原理和BLDCM的運行理論,利用測得的霍爾信號真值表,可以得出霍爾信號和三相繞組的對應關系,方法簡單可靠,占用設備少。

   在采用上面的分析方法以后,利用給出的霍爾信號真值表可以較快地確認與霍爾信號相對應的繞組。本次實驗電

機三相繞組顏色分別為紅、黃、綠。

 試驗結果如表2所示:

表2

   實驗確定與霍爾信號相對應的繞組顏色分別為黃、綠、紅,在后續的實驗中,電機順利起動。本次實驗證明了通過檢測霍爾信號快速確定定子三相繞級對應關系的方法,在已知霍爾信號的情況下,確認三相只需很短的時間。

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