永磁无刷直流电机由于其无换向火花、运转牢靠、维护方便、构造复杂、无励磁损耗等众多优点，自20世纪50年代呈现以来，就在很多场所失掉越来越普遍的使用[1]。传统的永磁无刷直流电机均需一个附加的地位传感器

，用以向逆变桥提供必要的换向信号。它的存在给直流无刷电机的使用带来很多方便：首先，地位传感器

会添加电机的体积和本钱其次，连线众多的地位传感器

会降低电机运转的牢靠性，即使是如今使用最为普遍的霍尔传感器

，也存在一定水平的磁不敏感区再次，在某些恶劣的任务环境中，如在密封的空调紧缩机中，由于制冷剂的强腐蚀性，惯例的地位传感器

基本就无法运用此外，传感器

的装置精度还会影响电机的运转功能，添加消费的工艺难度。针对地位传感器

所带来的种种不利影响，近一二十年来，永磁无刷直流电机的无地位传感器

控制不断是国际外较为抢手的研讨课题[2]。从20世纪70年代末开端，截至目前为止，永磁无刷直流电机的无地位传感器

控制已大致阅历了3个开展阶段，针对不同的电机功能和使用场所呈现了不同的控制实际和完成办法，如反电势法、续流二极管法、电感法等。

　　所谓的无地位传感器

控制，正确的了解应该是无机械的地位传感器

控制，在电机运转的进程中，作为逆变桥功率器件换导游通时序的转子地位信号依然是需求的，只不过这种信号不再由地位传感器

来提供，而应该由新的地位信号检测措施来替代，即以进步电路和控制的复杂性来降低电机的复杂性。所以，目前永磁无刷直流电机无地位传感器

控制研讨的中心和关键就是架构一转子地位信号检测线路，从软硬件两个方面来直接取得牢靠的转子地位信号，借以触发导通相应的功率器件，驱动电机运转。

　　1传统反电动势检测办法

　　无刷直流电机中,受定子绕组发生的分解磁场的作用,转子沿着一定的方向转动。电机定子上放有电枢绕组,因而,转子一旦旋转就会在空间构成导体切割磁力线的状况。依据电磁感应定律可知,导体切割磁力线会在导体中发生感应电热。所以,在转子旋转的时分就会在定子绕组中发生感应电势,即运动电势,普通称为反电图1动势或反电势[3]。

　　1.1传统反电动势检测的原理

　　具有梯形反电动势波形的三相无刷直流电机主电路,关于某一相绕组(假定A相),其导通时辰的根本电路原理图如图1所示[4]。

　　  

　　图1

　　1.2反电动势的推导

　　无刷直流电机的三相端电压方程:

　　  

　　由于采用两相导通三相六拍运转方式,任一霎时只要两相导通,设A相、B相导通,且A+,B-,则A、B两相电流大小相等,方向相反,C相电流为零。

　　由于Ia=-Ib,Ic=0,得:

　　  

　　式(5)即为C相反电动势检测方程。

　　同理,A和B相反电动势检测方程为:

　　  

　　但是实践上,绕组的反电动势难以直接测取,因而,通常的做法是检测电机端电压信号,停止比拟来直接获取绕组反电动势信号的过零点,从而确定转子的地位,故这种办法又称为“端电压法”[5]。

　　基于端电压的反电动势检测电路如图2所示,将端电压Ua、Ub、Uc分压后,经过滤波失掉检测信号Ua、Ub、Uc,检测电路的O点与电源负极相连,因而式(5)～(7)转化为:

　　  

　　  

　　图2

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　　依据上述结论，检测到反电动势过零点后,再延迟30°即为无刷直流电动机的换相点。但实践的地位检测信号是经过阻容滤波后失掉的,其零点必定会发生相位偏移,实践使用时必需停止相位补偿。

　　2新型检测方式的提出

　　针对以上现有技术存在的缺陷，提出一种电路复杂、本钱低、恒零相移滤波，无需构建虚拟中性点，无需速度估测器和相移校正，在整个高转速比的范围内都能坚持输入精确换置信号。该换置信号与霍尔传感器

输入的换置信号完全分歧，无需高速控制IC，可以直接运用与霍尔传感器

相配套的低价控制IC。

　　2.1电路构成

　　本设计采用方案包括3个分压电路、3个恒零相移滤波电路和3个线电压比拟器，如图3所示。其特征在于3个分压电路辨别由两个电阻R1、R2串联，其R1的一端作为输出端辨别无刷直流电机的三相电机线衔接，R2接地，R1、R2的衔接点作为输入端，辨别与相应线电压比拟器的正确输出端衔接3个恒相移滤波电路辨别由两个电阻R3、R4，两个电容C1、C2和一个集成运放构成。电容C1并衔接于分压电路R2。电容C2的一端与运放的正输出端衔接并与电容C1的一端衔接，另一端与运放的负输出端衔接。电阻R4的一端与运放的负输出端衔接，另一端接地。3个线电压比拟器的正输出端辨别与相应分压电路的输入端衔接，而负输出端辨别与相邻分压电路的输入端衔接。各线电压比拟器的输入辨别作为电机的换置信号。

　　  

　　图3

　　2.2电路剖析

　　本设计与以往技术相比，由于采用了不随电机转速变化的恒零相移滤波电路，无需相移校正，而送到比拟器正负端的电压是两路没有相移的端电压，无需构建虚拟中性点。比拟器检测到的是线电压的过零点，这个过零点正好对应电机的换向点，因而，输入的换置信号与霍尔传感器

输入的换置信号完全分歧。在无刷直流电机高转速比的范围内，无需高速控制IC，可以直接运用与霍尔传感器

相配套的低价控制IC，电路构造复杂，本钱低，可以替代霍尔传感器

普遍使用在家电、不知道从何时开始，个人信用渗透到生活的方方面面。图书、数码产品免押金借用，办理签证无需银行流水证明，甚至租车住酒店都不需要交付押金……计算机外设和电动车用等无刷直流电机上。

　　电机三相端电压Va、Vb、Vc经3个分压电路和恒零相移滤波电路后，失掉幅值减小的平滑端电压Vao、Vbo、Vco，滤波前后每一相端电压的相移角度为：

　　  

　　式中ω为电机运转的角速度。

　　只需设计C1=R3R4C4，就可以使得滤波前后的相移角度恒为零，确保端电压的过零点滤波前后不会跟随电机速度的变化而挪动，无需相移校正。图3相邻两相的恒零相移端电压送到比拟器后，比拟器比拟的是两相端电压，本质上就是检测线电压的过零点。这个过零点正好对应电机的换相点，因而，比拟器输入的换置信号与霍尔传感器

输入的换置信号完全分歧。

　　2.3实验验证

　　Va、Vb、Vc、 Vao、Vbo、Vco及各换置信号的波形图略编者注。

　　结语

　　本文应用无刷直流电机端电压设计的换相控制电路，构造复杂，运转牢靠。经过实验证明，此电路输入的换置信号与霍尔传感器

输入的换置信号完全分歧，从而在一定水平上可以替代霍尔传感器

，并可使用于较低温、高压、高辐射等传感器

无法胜任的场所。不过由于器件本身的局限性，在一些愈加恶劣场所的使用还有待测试和改善。