冰箱的直流無刷電機控制

另一個需要考慮的方面是速度極低時的工作。因為反電動勢與旋轉(zhuǎn)速度成正比，所以速度極低時，用于檢測過零點的反電動勢很小。從停止狀態(tài)開始工作時，需要以開環(huán)方式起動電機。當產(chǎn)生足夠的反電動勢，足以檢測過零點時，應將控制切換為反電動勢檢測?？梢詸z測反電動勢的最小速度根據(jù)電機的反電動勢常量進行計算。

反電動勢過零檢測

檢測反電動勢過零點對于無傳感器控制系統(tǒng)非常關(guān)鍵。確定過零點可以使用幾種不同的技術(shù)。如前面所述，每個換向序列都有一個非勵磁繞組，在每個繞組通過非勵磁狀態(tài)時檢測反電動勢過零點。圖4a、4b和4c顯示了可以用于檢測反電動勢過零點的不同方案。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相開路。觀察B相上的反電動勢，可以看到反電動勢朝正電壓上升，然后朝負電壓下降。將它與直流母線電壓的一半進行比較時，可以獲得虛擬過零點。通過使用運放比較器，可以確定過零點。

圖4b顯示了通過產(chǎn)生虛擬中性點來確定反電動勢過零點的方法。虛擬中性點使用圖中所示的梯形電阻網(wǎng)絡產(chǎn)生，然后將非勵磁繞組中的反電動勢與該中性點進行比較。這使得在所有可測量速度下，可相對容易地確定過零點。

圖4a和4b顯示了B相的過零檢測電路。對于A相和C相，當其相應繞組未勵磁時，應使用類似電路進行反電動勢過零檢測。

圖4a 反電動勢過零檢測：與直流母線電壓/2比較

圖4b 反電動勢過零檢測：與中性點比較

圖4c 反電動勢過零檢測：使用片上ADC讀取

反電動勢過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。通過使用分壓器，可以將反電動勢信號降到單片機可測量的電平。使用片上ADC對該信號進行采樣，不斷將采樣值與對應于零點的數(shù)字值進行比較。當這兩個值匹配時，就更新?lián)Q向序列。該方法的優(yōu)點是能夠使測量更為靈活。當速度改變時，繞組電壓可能會波動，導致反電動勢的變化。這種情況下，單片機可以完全控制過零點的確定。此外，還可以采用數(shù)字濾波器來濾除反電動勢信號中的高頻開關(guān)噪聲成分。

結(jié)論

BLDC電機與生俱來的優(yōu)點使其可用來控制冰箱的壓縮機和風扇，提高冰箱能效和降低噪聲，同時支持無級變速。但是，BLDC電機需要通過驅(qū)動電路來進行電子換向。使用驅(qū)動電路可實現(xiàn)變速操作。此外，與根據(jù)制冷負載間歇性地起動和停止壓縮機的傳統(tǒng)方式相比，系統(tǒng)功耗更低。

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