摘要：为了实现pwm-on-pwm调制方式控制的无位置传感器无刷直流电机转子位置信号的检测，在分析了该种调制方式控制的功率逆变器为桥式结构无刷直流电机端电压的基础上，提出一种通过检测线电压差的过零点，移相30 度电角度获得换相信号的方法，并以此得到了相应的检测电路。通过应用该检测电路搭建无刷直流电机控制系统的仿真和实验结果表明：提出的方法在宽速度范围内，特别是低速时都能准确地检测到转子的位置，从而验证了该方法的有效性。

关键词：无刷直流电机；换相信号；pwm-on—pwm调制；反电势过零点；检测

中国分类号：tm36 +1    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)07-0088-04

    到目前为止，对于功率逆变器为桥式结构的无刷直流电机而言，无刷直流电机实现调速的pwm调制方式主要有半桥调制、全桥调制和pwm-on-pwm调制三种。半桥调制控制简单，但存在断开相导通产生负向转矩的现象。全桥调制尽管断开相不会产生续流现象，但开关管的开关次数远远高于半桥调制开关管的开关次数，损耗较大。pwm-on-pwm调制又称为30度调制，是近年来提出的无刷直流电机的****pwm调制方式，它能同时解决半桥调制断开相导通的问题与全桥调制开关损耗大的问题[4-5]。

  无论采用何种调制方式，无刷直流电机的运行都必须依靠正确的换相信号控制绕组的电流与反电势保持同步。传统获取换相信号的方法是采用位置传感器直接测量，但位置传感器增大了电机体积及生产工艺难度，不能适应高温、高湿、污浊空气等恶劣的工作环境。因此，无刷直流电机的无位置传感器控制成了研究的热点，目前研究****泛的是通过检测绕组反电势过零点，延迟30度电角度得到换相信号，但由于绕组反电势无法直接检测，国内外许多学者提出了许多通过端电压直接或间接检测反电势过零点的方法[6-10]。本文在分析pwm-on-pwm调制方式一个换相区间端电压的基础上，提出一种通过检测线电压差的过零点来检测pwm-on-pwm调制方式控制的无刷直流电机换相信号的方法，仿真波形和实验结果表明：该方法可以在很宽的速度范围内特别是较低速度下能准确检测到反电势过零点。

   具有理想梯形波反电势、方波电枢电流、三相绕组星形连接的无刷直流电机等效主电路如图1所示，图中sl、s3、s5为半桥逆变器的上管，s2、s4、s6为半桥逆变器的下管。

   

    三相绕组反电势、电枢电流和逆变器六个开关管pwm-on-pwm调制方式的驱动信号波形如图2所示。

    从图2中可以看出，每个60度换相区间，前30度和后30度逆变器的开关管处于上管pwm、下管恒通或上管恒通、下管pwm两种状态。下面以o~60度换相区间进行分析，在此区间内，a相和b相绕组通电，c相绕组断开。为了分析的方便，假设：每一个开关管的导通压降相等，记为vt；每一个续流二极管的正向压降相等，记为vd。

 

    (1)0度—30度，上管pwm、下管恒通

    当sl导通、s4导通时，等效电路如图3(a)所示，有

   

    由此可得

 

    由式(4)~式(6)得

 

 

    当sl关断、s4导通时，等效电路如图3(b)所示，有

   

    由(10)，(11),(12)得：