冰箱的直流無(wú)刷電機控制

另一個(gè)需要考慮的方面是速度極低時(shí)的工作。因為反電動(dòng)勢與旋轉速度成正比，所以速度極低時(shí)，用于檢測過(guò)零點(diǎn)的反電動(dòng)勢很小。從停止狀態(tài)開(kāi)始工作時(shí)，需要以開(kāi)環(huán)方式起動(dòng)電機。當產(chǎn)生足夠的反電動(dòng)勢，足以檢測過(guò)零點(diǎn)時(shí)，應將控制切換為反電動(dòng)勢檢測?？梢詸z測反電動(dòng)勢的最小速度根據電機的反電動(dòng)勢常量進(jìn)行計算。

反電動(dòng)勢過(guò)零檢測

檢測反電動(dòng)勢過(guò)零點(diǎn)對于無(wú)傳感器控制系統非常關(guān)鍵。確定過(guò)零點(diǎn)可以使用幾種不同的技術(shù)。如前面所述，每個(gè)換向序列都有一個(gè)非勵磁繞組，在每個(gè)繞組通過(guò)非勵磁狀態(tài)時(shí)檢測反電動(dòng)勢過(guò)零點(diǎn)。圖4a、4b和4c顯示了可以用于檢測反電動(dòng)勢過(guò)零點(diǎn)的不同方案。在圖4a中，A相與電源正極（DC+）連接， C相與電源負極（或回路DC-）連接，B相開(kāi)路。觀(guān)察B相上的反電動(dòng)勢，可以看到反電動(dòng)勢朝正電壓上升，然后朝負電壓下降。將它與直流母線(xiàn)電壓的一半進(jìn)行比較時(shí)，可以獲得虛擬過(guò)零點(diǎn)。通過(guò)使用運放比較器，可以確定過(guò)零點(diǎn)。

圖4b顯示了通過(guò)產(chǎn)生虛擬中性點(diǎn)來(lái)確定反電動(dòng)勢過(guò)零點(diǎn)的方法。虛擬中性點(diǎn)使用圖中所示的梯形電阻網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生，然后將非勵磁繞組中的反電動(dòng)勢與該中性點(diǎn)進(jìn)行比較。這使得在所有可測量速度下，可相對容易地確定過(guò)零點(diǎn)。

圖4a和4b顯示了B相的過(guò)零檢測電路。對于A(yíng)相和C相，當其相應繞組未勵磁時(shí)，應使用類(lèi)似電路進(jìn)行反電動(dòng)勢過(guò)零檢測。

圖4a 反電動(dòng)勢過(guò)零檢測：與直流母線(xiàn)電壓/2比較

圖4b 反電動(dòng)勢過(guò)零檢測：與中性點(diǎn)比較

圖4c 反電動(dòng)勢過(guò)零檢測：使用片上ADC讀取

反電動(dòng)勢過(guò)零檢測的另一種方案是使用ADC，如圖4c中所示。PIC18F2331單片機具有可用于此用途的高速ADC。通過(guò)使用分壓器，可以將反電動(dòng)勢信號降到單片機可測量的電平。使用片上ADC對該信號進(jìn)行采樣，不斷將采樣值與對應于零點(diǎn)的數字值進(jìn)行比較。當這兩個(gè)值匹配時(shí)，就更新?lián)Q向序列。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠使測量更為靈活。當速度改變時(shí)，繞組電壓可能會(huì )波動(dòng)，導致反電動(dòng)勢的變化。這種情況下，單片機可以完全控制過(guò)零點(diǎn)的確定。此外，還可以采用數字濾波器來(lái)濾除反電動(dòng)勢信號中的高頻開(kāi)關(guān)噪聲成分。

結論

BLDC電機與生俱來(lái)的優(yōu)點(diǎn)使其可用來(lái)控制冰箱的壓縮機和風(fēng)扇，提高冰箱能效和降低噪聲，同時(shí)支持無(wú)級變速。但是，BLDC電機需要通過(guò)驅動(dòng)電路來(lái)進(jìn)行電子換向。使用驅動(dòng)電路可實(shí)現變速操作。此外，與根據制冷負載間歇性地起動(dòng)和停止壓縮機的傳統方式相比，系統功耗更低。

使用Microchip的PIC18F2331系列單片機，可以實(shí)現幾種以開(kāi)環(huán)和閉環(huán)方式控制BLDC電機的方法，同時(shí)可以充分利用單片機中可用于電機控制的外設，減少所需的外部硬件。