有传感器的无刷直流电机驱动器如何检测转子的位置？

　无刷直流电机实际上属于交流电机类别，因为这些电机的绕组承载交流电(AC)；然而，世界上几乎所有的无刷直流电机都由电池或直流电源供电。电机驱动器在无刷直流电机的优化运行中起着关键作用，因为它们用于控制电流流入电机线圈的方向和时间。它们通常也被称为逆变器，因为它们负责直流到交流的转换。

　一、无刷直流电机和驱动器概述：

　无刷直流电机或无刷DC电机是一种无刷电机。永磁无刷直流电机以其高效率和紧凑封装的高可靠性而闻名，线圈中的换向通过逆变桥以电子方式进行。这些特点意味着无刷直流电机非常适合各种关键应用，如医疗、航空航天和国防(A&D)以及机器人。

　下图显示了带电机的无刷直流驱动器的典型框图。驱动器可以被概念化为由两个主要部分组成:电源电路和控制电路。

　控制电路是司机的大脑。它生成所需的命令(开关信号)，然后由电源电路执行。电机绕组中电流的转换称为换向。换向逻辑是无刷直流驱动器性能的一个重要方面，对电机性能有重大影响。通过使用诸如ASIC(专用集成芯片)或微控制器的数字计算设备，在控制电路中实现换向逻辑。

　驱动器中的电源电路由处理用于驱动电机的主电源的部件组成。如晶闸管、MOSFET和IGBT之类的主功率开关器件用于设计遵循从控制电路接收的命令的功率电路。

　二、有传感器和无传感器无刷直流驱动器：

　永磁无刷直流电机属于同步电机类别，要驱动这些电机，转子位置信息是关键。根据转子位置信息，控制电路使功率开关(MOSFET/IGBT)能够在正确的时间切换电流并为电机所需的绕组通电-即磁铁产生的磁场与磁场之间的夹角为90°。线圈中的电流产生的磁场。

　无刷直流电机驱动器通过使用传感器或无传感器来检测转子的位置。这意味着存在两种类型的无刷直流驱动程序：

　1·感应式无刷直流驱动器。传感器驱动器依赖于安装在电机中的转子位置传感器的反馈。这些可以是霍尔传感器（通常三个相隔120电角度放置）或更复杂的编码器。基于霍尔传感器反馈，决定换向步骤。

　2·无传感器无刷直流驱动器。无传感器驱动不需要转子位置传感器；但是，不应假设无传感器驱动器不需要转子位置进行换向。在无传感器驱动器中，实现了转子位置的间接感应。使用无传感器驱动器可简化电机结构、降低成本并消除额外的电机接线和连接，否则这些电机将需要支持传感器。

　种，常用的无传感器驱动器技术称为反电动势的过零检测。在无传感器驱动器的梯形控制情况下，一次为两个绕组通电，监测第三个未通电绕组上的反电动势以确定转子位置。这种方法的一个缺点是它在低于速度时不起作用，因为反电动势电压太小而无法感应。这意味着大多数无传感器驱动器以开环方式运行电机，直到达到一定速度。

　第二种，更复杂的无传感器技术需要测量每相的电流和电压以找出转子位置。但是，这种方法仅在电机达到给定速度时才有效。

　三、梯形和正弦换向：

　如上所述，有传感器和无传感器驱动器在获得换向转子位置的方式上有所不同。一旦获得转子位置，通常有两种换向方法：梯形和正弦。这些方法的名称与电机绕组处的电压信号波形有关，如图2所示。

　通过梯形换向，三个绕组中的两个同时保持通电。在正弦换向的情况下，所有三个绕组同时通电，从而在相位之间提供更平滑的电流切换。

　四、应用需求决定驱动程序选择：

　必须根据最终应用要求(如连接数量、启动负载、转矩脉动、响应速度和工作环境)选择无传感器或无传感器驱动器以及梯形或正弦换向方式。