其中, 表示的就是电角度。
那么按照上图所示,HALL A在哪里达到上升沿呢?就是电角度为270°的位置。在90°-270°,霍尔传感器A所对应S极比N极的区域更大,因此总的磁场是负值,通过传感器中比较器输出0电平;而由270°-90°的区间内正相反,传感器输出高电平,一般为5V。所以,转子逆时针穿过270°电角度过程中,电平从低到高出现上升沿;而穿过90°,出现下降沿。
所以在上图中,同步相位角应该是多少呢?就是 霍尔上升沿角度-反电动势峰值角度,也就是270°或者-90°。也就是说,当我们用霍尔传感器角度来估计转子位置的时候,要减去一个固定的偏移,也就是同步相位角,我们用公式表示为
其中, θhall就是用霍尔传感器估计的角度, θbia 是同步相位角, θe是最终估计的转子角度。
当电机设计完毕后,同步相位角也就确定了,它仅和霍尔传感器与定子绕组的相对安装位置有关。一般来说,定子铁芯中会开槽,与电路板中的霍尔传感器配合。所以,你是设计人员,应该能够推算出同步相位角有多大。但如果你不知道设计的详细资料,怎么确定这个角度呢?
第一种就是实验的方法,ST官网提供了一种方式,就是找到电机中性点或在三相绕组中并联三个电阻获得虚拟中性点。分别测反电动势和霍尔电平变化,通过示波器把这个角度找出来,可以参考下文:
三相无刷电机的U相的反电势的最高点为电角度的0°
电机 Hall A 的上升沿到电机 A 相反电动势最高点的延迟角度为同步电角度
为什么要测量Hall同步角度如果角度偏差较大时会影响控制效果, 可能会降低效率或者使电机震荡,在每次 Hall 信号变化时同步电角度,可以减小因为角度偏差带来的影响,初始的测试还是很有必要的。
测量方法
连接电机虚拟中点电机测量前如果没有虚拟中点的话,需要需要连接三个相同阻值电阻到电机的三相接线上, 电阻另外一端连接到 一起作为虚拟中点
Hall 接入5V,将端口输出上拉
确定UVW相和 Hall 的 ABC 对应关系有感驱动无刷电机的情况下,UVW 和 HALL 的ABC是一定需要一一对应的,否则会导致电机运行出错,假设拿到一个电机的时候,并没有提供相序和 Hall 输出的对应关系,那么可以按照以下的步骤进行确定
确定 Hall 的 ABC
首先任定一个输出为 Hall 的 A 输出
如图可以看到,通道3的高电平较通道2先出现(通道3下降沿在前),则通道3为 B 输出,通道2(通道2下降沿在后)就为 C 输出,如此便确定了 Hall 的 ABC 端口
确定电机的 UVW 三相
确定 U 相虽然说电机的三相和Hall sensor 会存在一定的偏移角度,但是 Hall 的上升沿一定在它对应的相序的上升沿上,图中所示的是 U 相的反电势和 Hall 信号,很明显,通道1和通道4是一一对应的关系,而通道2和3,直接落在了反电势的下降沿或者波峰上,所以,只要 Hall 信号的上升沿处于反电动势上升沿一个比较合适的位置,就可以确定他们是一一对应的,这样便确定了通道 4 为电机的 U 相
确定 V W 两相
通过 Hall 来确定从以上的方法我们确定了 U 相,U 相和 Hall A 的偏移角度跟 V 相和 Hall B 的偏移角度是一致的,Hall 的 ABC 我们是确定的,所以只要查看BC的上升沿处于另外两相的什么位置,便可以确定 V 和 W
通过反电动势来确定确定 U 相之后,超前 U 相120°的为W相,滞后120° 的为V相。 如图,通道1为 U 相,通道2为 V 相,3为 W 相
电角度计算
测量周期
周期为 1/46.73 s
测量偏移时间此处没有直接测量到波峰的偏移时间,不过弦波从0到1所对应的角度为90°,所以在最后的结果上加 90° 即可
此处偏移的时间为 1/500 s
计算电角度刚才算的是 Hall 上升沿到 0°的差值,上面提到电角度0°是从U相的波峰开始的,可以一开始就直接测量波峰到上升沿的差值,有时候波峰不够尖锐,选择的点不够准确,就可以像这样先计算出到 0° 的差值,之后再加上 90° 即可,所以,所测电机的同步电角度为此处有两种表示方法,hall 的上升沿在反电势之前,可以说 hall 超前 -123°也可以以前一个周期为参考标准,则可以表示为 hall 滞后了 360° - 123° = 237°
参考文章
作者:土豆泥链接:https://www.zhihu.com/question/365699377/answer/16963796598来源:知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。