無刷電機有傳感器驅(qū)動和無傳感器驅(qū)動的特征及區(qū)分使用

在我們的周圍使用著許多電機。比如空調(diào)、洗衣機和吸塵器等家用電器，配備了冷卻風(fēng)扇、硬盤和DVD的電腦，以及在汽車、電車、建筑物和工廠等我們注意不到的很多地方，大量電機在積極發(fā)揮著它們的作用。

其中很多應(yīng)用是由電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制的，電機的啟動和驅(qū)動方法可以大致分為“①有位置傳感器的驅(qū)動”和“②無位置傳感器的驅(qū)動”兩種。

①電機有位置傳感器的驅(qū)動：需要使用傳感器來檢測電機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)位置的電機驅(qū)動方法

②電機無位置傳感器驅(qū)動：不需要上述傳感器的電機驅(qū)動方式

①中電機有傳感器進(jìn)行驅(qū)動的優(yōu)點：能夠準(zhǔn)確地檢測到電機啟動和驅(qū)動時的位置和旋轉(zhuǎn)，并且通過內(nèi)置硬布線邏輯控制器的電機驅(qū)動器可以實現(xiàn)從低速到高速平穩(wěn)地電機驅(qū)動和旋轉(zhuǎn)控制。缺點：必須在電機中安裝霍爾元件/霍爾IC等傳感器，因此需要考慮傳感器的安裝位置精度以及連接傳感器和電機控制器的布線。

②中電機無傳感器驅(qū)動的優(yōu)點：可用來驅(qū)動物理上無法配置傳感器的電機和暴露于高溫、水、油等不利環(huán)境下的電機。

缺點：因為利用速度電動勢而在低速時表現(xiàn)不佳，并且旋轉(zhuǎn)位置是通過MCU的計算而估算得來的，所以整體上的響應(yīng)性能較差。另外，使用電機電流、電壓和電機參數(shù)(電機繞組的R、L)取代位置和旋轉(zhuǎn)檢測傳感器進(jìn)行的估算，會受到電機個體差異的影響。

對于無傳感器驅(qū)動，還有一種方法是通過MCU之外的硬布線邏輯專用控制器，利用外部強制換向信號啟動，然后將速度電動勢用作位置信號。

綜上所述，每種方法都有其優(yōu)點和缺點。因此，需要根據(jù)使用電機的環(huán)境、對可靠性的需求程度以及電機負(fù)載的類型(恒定轉(zhuǎn)矩，恒定輸出，平方轉(zhuǎn)矩)等，選擇一種適合于所需特性的電機驅(qū)動方法。

霍爾元件/霍爾IC：

使用霍爾效應(yīng)根據(jù)磁通密度輸出電壓的磁傳感器。霍爾效應(yīng)是一種當(dāng)電流流過固體并且垂直于固體表面施加于磁場時，會在電流方向和磁場方向分別產(chǎn)生垂直方向(正交)的電壓的現(xiàn)象。

霍爾IC(也稱為“霍爾傳感器”)由運算放大器和數(shù)字轉(zhuǎn)換器等組合而成。

速度電動勢：

與磁通量的時間差–速度電動勢相對應(yīng)的電壓。無傳感器控制中的位置和速度估算方法中使用的元素之一。

外部強制換向:

由于在電機停止?fàn)顟B(tài)下不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因此為了檢測電機位置而在電機啟動時從外部強制使電機旋轉(zhuǎn)使之產(chǎn)生感應(yīng)電壓的做法稱為“強制換向”。

審核編輯：湯梓紅