无刷直流电机相序测定的一种实用方法

　　3 相序测定的实用方法

　　位置传感器在无刷直流电机控制系统中起着非常重要的作用。它用于检测转子磁极的位置，为开关电路提供正确的换相信息。

　　两种位置传感器安装方式在本质上是相同的，在电机旋转过程中，都将360°电角度分割为6种状态，其中60°安装方式可以认为是将120°安装时的一个霍尔元件反转180°安装，各元件换相时刻均相同。在换相控制中，将三个霍尔传感器的输出信号状态的组合作为状态控制变量，例如在图3所示的第一个运行区间内状态控制变量为H1 H2 H3(101)。在不同安装方式下各霍尔元件产生不一样的状态控制变量。在120°安装下，3个位置传感器信号组成的控制变量为001-110。60°安装状况下，将出现000和111的状态变量，而缺失中间的两个状态，因而他们的换相控制表是有区别的。通过观察霍尔传感器是否出现111和000的状态就可以判定霍尔传感器是哪种安装方式。

　　三相星形连接的无刷直流电机，其绕组等效模型如图1所示。做如下假设，无刷电机三相完全对称，磁路不饱和，不计磁滞和涡流损耗。三相绕组的电压平衡方程则如式(1)所示：

　　其中uA，uB，uC为相电压，e为各相绕组反电动势，i为流过各相绕组的电流，uN为三相绕组中点电压。L为三相绕组互感与自感的合成电感。

　　在无刷电机三相绕组均为开路的情况下，即iA=iB=iC=0，我们可以得到下面的结论。

　　对于反电动势的相位关系，由图3中做进一步的推导，可以得出如图4所示的相位关系。依据这一相位图，可以清楚地分辨出各位置传感器与各相绕组间的相位关系，三相绕组间的电位关系也可以判定，根据图4同样可以测定三相绕组间的关系。

　　对于60°安装的位置传感器可以按照上面的方法得出类似的相位图，用于测定相序。

　　4 实验验证

　　使用一台无刷直流电机来验证前文提出的方法。实验电机型号为：57BL-3030H1-LS-B。额定转速为3 000 rpm，极对数为5，采用开关霍尔传感器作为位置传感器，位置传感器为120°安装方式。

　　在实验中，首先确定任一绕组作为A相参考绕组，转动电机，用示波器测量另外两相与A相间线电压的相位关系，得到的线电压波形如图5所示。对比图4，两个线电压波形的相位领先的则为uBA，据此可以快速确定B相和C相。

　　然后以铭uBA为参考相位，分别测量三个霍尔传感器与uBA的相位关系，其中一个波形如图6所示。对比图4，可以确定此位置传感器为A相绕组所对应，另两个位置传感器以同样的方法确定。

　　5 结语

　　本文提出仅通过对电机进行简单测量即可快速有效确定无刷直流电机相序的测定方法，实验验证了该方法是有效的。