在無刷電機(jī)中，轉(zhuǎn)子位置傳感器的存在會增大電機(jī)體積，難以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的小型化；傳感器輸出信號一般為弱電信號，容易受到干擾；溫度、濕度、振動(dòng)等外界因素的變化會降低傳感器工作的可靠性，不能應(yīng)用于惡劣場合；傳感器對安裝位置精度的要求及電機(jī)引線的增多也是不利的因素。因此，無刷電機(jī)的無位置傳感器控制技術(shù)越來越受到國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。

    由于無需安裝轉(zhuǎn)子位置傳感器，無位置傳感器無刷電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高，特別適合于因電機(jī)體積較小而難以安裝位置傳感器或者電機(jī)工作環(huán)境惡劣而難以保證位置傳感器可靠工作的場合。目前，無位置傳感器無刷電機(jī)已廣泛應(yīng)用于收錄機(jī)、錄像機(jī)等小型電器以及作為電腦硬盤、光驅(qū)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

無位置傳感器無刷電機(jī)控制技術(shù)的位置檢測方法

無位置傳感器無刷電機(jī)雖然省去了轉(zhuǎn)子位置傳感器，但其工作原理并未改變，在運(yùn)行過程中仍然需要轉(zhuǎn)子位置信息以控制繞組正確換向，因此如何獲得轉(zhuǎn)子位置信息是影響無位置傳感器無刷電機(jī)可靠工作的關(guān)鍵。常用的位置檢測方法主要有以下幾種：

1、反電動(dòng)勢法

反電動(dòng)勢法是目前最常用的一種檢測轉(zhuǎn)子位置的方法，當(dāng)無刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各相繞組反電動(dòng)勢與轉(zhuǎn)子位置密切相關(guān)。由于各相繞組交替導(dǎo)通，在任意時(shí)刻總有一相繞組處于不導(dǎo)通狀態(tài)，其反電動(dòng)勢波形在該繞組端部是可以檢測出來的，利用反電動(dòng)勢波形的某些特殊點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測。反電動(dòng)勢檢測方法主要有三種，即過零法、鎖相環(huán)法和積分法。

對于三相無刷電機(jī)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組反電動(dòng)勢過零點(diǎn)(即相繞組反電動(dòng)勢與三星中性點(diǎn)電位的交點(diǎn)）相對于轉(zhuǎn)子磁極的空間位置是固定的，不隨電機(jī)的轉(zhuǎn)速而改變，通過檢測過零點(diǎn)就可以確定轉(zhuǎn)子磁極位置。過零法就是根據(jù)這個(gè)原理，當(dāng)檢測到未導(dǎo)通相繞組反電動(dòng)勢的過零點(diǎn)后，再延時(shí)一段時(shí)間(30°電角度)，就是下一個(gè)狀態(tài)的換向時(shí)刻。這種方法實(shí)現(xiàn)簡單，但容易受到干擾，特別是當(dāng)無刷電機(jī)采用PWM控制時(shí)，直接加在電機(jī)繞組上的PWM電壓會嚴(yán)重干擾反電動(dòng)勢波形，使過零點(diǎn)的檢測困難。

鎖相環(huán)法是利用一個(gè)鎖相環(huán)，使電機(jī)換向頻率與未導(dǎo)通相繞組反電動(dòng)勢過零點(diǎn)的頻率保持鎖定，以確定逆變器正確的換向時(shí)刻，該方法能根據(jù)轉(zhuǎn)速變化自動(dòng)調(diào)整換向頻率。

積分法是把整形后的反電動(dòng)勢波形送入積分器，其輸出與預(yù)置門檻電位比較后觸發(fā)定時(shí)器。經(jīng)過段延時(shí)后換向。這種方法降低了PWM噪聲的影響，但也會造成誤差的積累，影響檢測精度。

反電動(dòng)勢檢測法的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單、技術(shù)成熟、成本低、實(shí)現(xiàn)起來相對容易。不足之處是當(dāng)電機(jī)停止或轉(zhuǎn)速較低時(shí)，反電動(dòng)勢沒有或很小而無法檢出，必須采用其他起動(dòng)方式,。目前最常用的方法是使電機(jī)按他控式同步電機(jī)的運(yùn)行方式從靜止開始加速，直至轉(zhuǎn)速升高到能夠保證可靠檢測到反電動(dòng)勢時(shí)，再切換至自同步運(yùn)行狀態(tài)，完成電機(jī)的起動(dòng)過程。這種起動(dòng)方式產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較低，一般只適用于空載或輕載工況下起動(dòng)。

2、轉(zhuǎn)子位計(jì)算法

這種方法是利用無刷電機(jī)各相瞬態(tài)電壓和電流方程，實(shí)時(shí)計(jì)算電機(jī)由靜止到正常運(yùn)轉(zhuǎn)任一時(shí)刻轉(zhuǎn)子的位置，以此控制電機(jī)的運(yùn)行。叫這種方法不需要其他的起動(dòng)方式，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置信息的全程檢測，但對無刷電機(jī)本體的數(shù)學(xué)模型依賴大，當(dāng)電機(jī)參數(shù)因溫度變化發(fā)生漂移時(shí)，會使控制精度受到影響。另一方面由于利用在線實(shí)時(shí)計(jì)算，計(jì)算過程復(fù)雜，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，必須采用數(shù)字信號處理器DSP以及高速A/D轉(zhuǎn)換器，增加了系統(tǒng)的成本。其具體實(shí)現(xiàn)方法主要有電流注入法、卡爾曼濾波法、狀態(tài)觀測法等。

3、續(xù)流二極管法

這種方法是通過檢測逆變器不導(dǎo)通相功率管上反并聯(lián)的續(xù)流二極管的導(dǎo)通狀態(tài)，間接檢測反電動(dòng)勢過零點(diǎn)，以獲得轉(zhuǎn)子位置信息。

    在以上幾種轉(zhuǎn)子位置檢測方法中，反電動(dòng)勢過零法使用最為廣泛，技術(shù)最為成熟。

• 無刷驅(qū)動(dòng)器控制案例
• 步進(jìn)電機(jī)在復(fù)印機(jī)中的應(yīng)用