0　引　言
        无刷直流电动机(BLDCM)多采用光电编码 器或霍尔元件等传感器精确检测磁位置,以实现 电机控制。这类传感器在实际应用中存在着以下 问题: (1) 安装困难,同心度要求严格;另霍尔元 件还必须保证其处于最佳位置; (2) 传感器的存 在限制了电机的使用范围,如高温环境下,传感器 成了电机系统的薄弱环节; ( 3) 高精度的传感器 价格昂贵CONTROL ENGINEERING China版权所有,增加了系统成本; (4) 引线增多,电机 体积增大,同时增加了加工工序。
        上述问题引发人们积极研究如何在消除位置 传感器的同时又能获取磁极位置等信息,即研究 无位置传感器无刷直流电机的控制方法。
        1　反电动势控制技术
        近年来推出的几种BLDCM无位置传感器控 制方法中,反电动势法是目前技术最成熟、实现最 简单、应用最广泛的转子位置检测方法。 其基本原理为:在BLDCM稳态运行后,其转 子永久磁钢所产生的磁通要切割定子绕组而产生 反电动势E ( E =BLωr r) , E的大小与转速及其气 隙中的磁感应强度B 成正比。当转子磁钢极性 改变时,反电动势波形的正负也随之改变。所以 只要测出反电动势波形的过零点, 就可以确定转 子的精确位置,并以此来控制BLDCM的换相。
        反电动势E可以采用数字测试法,即用数字 电路来完成测试。这种测试方法的关键是求出 BLDCM反电动势的波形及其过零点。反电动势 的波形取决于磁感应强度B 在BLDCM气隙内的 分布情况,一般有正弦波和梯形波两种。本文以 三相BLDCM控制工程网版权所有,反电动势波形为梯形波为例来说明 其工作原理。
        某三相BLDCM定子三相绕组为星形联结CONTROL ENGINEERING China版权所有, 并采用两两通电方式。与其对应的反电动势波形 检测电路如图1所示。

        在两两通电方式中,每相绕组正反向通电 120°,为获得最大转矩,其绕组通电波形同反电动 势波形的相对关系如图2 所示。从图中可以看 出,反电动势波形的过零点与换相点相差30°电 角度。这样即可精确地确定转子的位置。

        2　基于DSP的BLDCM控制系统
        相比于价格昂贵、功能单一的无刷直流电机 专用控制芯片,新一代先进处理器数字信号处理 器(DSP)芯片集高速处理能力和适用于电机控 制、优化的外围电路于一体, 不仅降低了控制系 统的成本,扩充控制系统的功能,同时增加了控制 系统的灵活性www.cechina.cn,为高性能传动控制提供可靠高效 的信号处理与控制硬件。本文介绍的这种无位置 传感器BLDCM 控制系统中, 采用 TMS320LF2407A DSP芯片作为控制器。该芯片 是TMS320C2000平台下的一种定点DSP芯片www.cechina.cn,其 内部带有双事件管理器模块,可实现三相反相器 控制、可编程的脉宽调制( PWM)死区控制等,并 集成了前端采样A /D转换器和后端PWM输出硬 件,在满足系统实时性要求的同时可以简化硬件 电路设计,将DSP的高运算能力与面向电机的高 效控制能力集于一体,在电机数字化控制方面优 势明显。
        3　控制系统硬件设计
        本文介绍的无位置传感器BLDCM控制系统 的硬件组成如图3所示。
        本系统中TMS320LF2407A作为核心控制器, 处理采集到的数据和发送控制命令,检测转子的 位置,并根据转子的位置发出相应的控制字来改 变PWM信号的当前值,从而改变直流电机驱动 电路中功率管的导通顺序,实现对电动机转速和转动方向的控制。