永磁无刷直流电机因为其无换向火花、工作牢靠、保护便利、结构简略、无励磁损耗等许多长处，自20世纪50年代呈现以来，就在许多场合得到越来越广泛的运用。今日咱们就来研讨研讨无方位传感器无刷直流电机的换相办法。
传统的永磁无刷直流电机均需一个附加的方位传感器，用以向逆变桥供给必要的换向信号。它的存在给直流无刷电机的运用带来许多不方便：首要，方位传感器会添加电机的体积和本钱;其次，连线许多的方位传感器会下降电机工作的牢靠性，即便是现在运用最为广泛的霍尔传感器，也存在必定程度的磁不敏感区;再次，在某些恶劣的工作环境中，如在密封的空调压缩机中，因为制冷剂的强腐蚀性，惯例的方位传感器根本就无法运用;此外，传感器的装置精度还会影响电机的工作功能，添加出产的工艺难度。
针对方位传感器所带来的种种晦气影响，近一二十年来，永磁无刷直流电机的无方位传感器操控一直是国内外较为抢手的研讨课题。从20世纪70年代末开端，到现在为止，永磁无刷直流电机的无方位传感器操控已大致阅历了3个发展阶段，针对不同的电机功能和运用场合呈现了不同的操控理论和完成办法，如反电势法、续流二极管法、电感法等。
所谓的无方位传感器操控，正确的了解应该是无机械的方位传感器操控，在电机工作的过程中，作为逆变桥功率器材换导游通时序的转子方位信号仍然是需求的，只不过这种信号不再由方位传感器来供给，而应该由新的方位信号检测办法来代替，即以进步电路和操控的复杂性来下降电机的复杂性。所以，现在永磁无刷直流电机无方位传感器操控研讨的中心和要害便是架构一转子方位信号检测线路，从软硬件两个方面来直接取得牢靠的转子方位信号，借以触发导通相应的功率器材，驱动电机工作。
1传统反电动势检测办法
无刷直流电机中，受定子绕组发生的组成磁场的效果，转子沿着必定的方向滚动。电机定子上放有电枢绕组，因而，转子一旦旋转就会在空间构成导体切开磁力线的状况。依据电磁感应规律可知，导体切开磁力线会在导体中发生感应电热。所以，在转子旋转的时分就会在定子绕组中发生感应电势，即运动电势，一般称为反电图1动势或反电势。
1.1传统反电动势检测的原理
具有梯形反电动势波形的三相无刷直流电机主电路，关于某一相绕组（假定A相），其导通时间的根本电路原理图如图1所示。
图1
1.2反电动势的推导
无刷直流电机的三相端电压方程：
因为选用两相导通三相六拍工作办法，任一瞬间只需两相导通，设A相、B相导通，且A+，B-，则A、B两相电流巨细持平，方向相反，C相电流为零。
因为Ia=-Ib，Ic=0，得：
式（5）即为C相反电动势检测方程。
同理，A和B相反电动势检测方程为：
可是实践上，绕组的反电动势难以直接测取，因而，一般的做法是检测电机端电压信号，进行比较来直接获取绕组反电动势信号的过零点，然后确认转子的方位，故这种办法又称为“端电压法”。
依据端电压的反电动势检测电路如图2所示，将端电压Ua、Ub、Uc分压后，通过滤波得到检测信号Ua、Ub、Uc，检测电路的O点与电源负极相连，因而式（5）～（7）转化为：
图2
依据上述定论，检测到反电动势过零点后，再推迟30°即为无刷直流电动机的换相点。但实践的方位检测信号是通过阻容滤波后得到的，其零点必然会发生相位偏移，实践运用时有必要进行相位补偿。
2新式检测办法的提出
针对以上现有技能存在的缺陷，提出一种电路简略、本钱低、恒零相移滤波，无需构建虚拟中性点，无需速度估测器和相移校对，在整个高转速比的范围内都能坚持输出精确换相信号。该换相信号与霍尔传感器输出的换相信号完全一致，无需高速操控IC，能够直接运用与霍尔传感器相配套的贱价操控IC。
2.1电路构成
本规划选用计划包含3个分压电路、3个恒零相移滤波电路和3个线电压比较器，如图3所示。其特征在于3个分压电路别离由两个电阻R1、R2串联，其R1的一端作为输入端别离无刷直流电机的三相电机线衔接，R2接地，R1、R2的衔接点作为输出端，别离与相应线电压比较器的正确输入端衔接;3个恒相移滤波电路别离由两个电阻R3、R4，两个电容C1、C2和一个集成运放构成。电容C1并衔接于分压电路R2。电容C2的一端与运放的正输入端衔接并与电容C1的一端衔接，另一端与运放的负输入端衔接。电阻R4的一端与运放的负输入端衔接，另一端接地。3个线电压比较器的正输入端别离与相应分压电路的输出端衔接，而负输入端别离与相邻分压电路的输出端衔接。各线电压比较器的输出别离作为电机的换相信号。
图3
2.2电路剖析
本规划与以往技能比较，因为选用了不随电机转速改变的恒零相移滤波电路，无需相移校对，而送到比较器正负端的电压是两路没有相移的端电压，无需构建虚拟中性点。比较器检测到的是线电压的过零点，这个过零点正好对应电机的换向点，因而，输出的换相信号与霍尔传感器输出的换相信号完全一致。在无刷直流电机高转速比的范围内，无需高速操控IC，能够直接运用与霍尔传感器相配套的贱价操控IC，电路结构简略，本钱低，能够代替霍尔传感器广泛运用在家电、计算机外设和电动车用等无刷直流电机上。
电机三相端电压Va、Vb、Vc经3个分压电路和恒零相移滤波电路后，得到幅值减小的滑润端电压Vao、Vbo、Vco，滤波前后每一相端电压的相移视点 为：
式中ω为电机工作的角速度。
只需规划C1=R3R4C4，就能够使得滤波前后的相移视点恒为零，保证端电压的过零点滤波前后不会跟从电机速度的改变而移动，无需相移校对。图3相邻两相的恒零相移端电压送到比较器后，比较器比较的是两相端电压，实质上便是检测线电压的过零点。这个过零点正好对应电机的换相点，因而，比较器输出的换相信号与霍尔传感器输出的换相信号完全一致。
2.3试验验证
Va、Vb、Vc、 Vao、Vbo、Vco及各换相信号的波形图略——编者注。
结语
本文使用无刷直流电机端电压规划的换相操控电路，结构简略，工作牢靠。通过试验证明，此电路输出的换相信号与霍尔传感器输出的换相信号完全一致，然后在必定程度上能够代替霍尔传感器，并可运用于较高温、高压、高辐射等传感器无法担任的场合。不过因为器材本身的局限性，在一些愈加恶劣场合的运用还有待测验和改进。
