電機(jī)霍爾傳感器換向：永磁同步電機(jī)開關(guān)霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法
永磁同步電機(jī)開關(guān)霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電機(jī)位置傳感器故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種永磁同步電機(jī)開關(guān) 霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法。
【背景技術(shù)】 陽〇〇引永磁同步電機(jī)由于具有體積小、效率高、功率密度大W及調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在航 空航天、電動汽車驅(qū)動、數(shù)控機(jī)床W及家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在高性能的驅(qū)動 系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)高精度、高動態(tài)性能的速度和轉(zhuǎn)矩控制，通常采用磁場定向矢量控制。在 傳統(tǒng)的矢量控制中，往往需要通過位置傳感器來獲取轉(zhuǎn)子位置，W此來實(shí)現(xiàn)精確的磁場定 向。相比于旋轉(zhuǎn)變壓器和光電碼盤，開關(guān)霍爾位置傳感器由于具有成本低廉、體積小、安裝 方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了廣泛地應(yīng)用。
[0003] 如說明書附圖中圖2-a所示，一般將S路開關(guān)霍爾位置傳感器化、化、化均勻?qū)ΨQ 地安裝在相隔120°電角度的圓周上。如圖2-b~圖2-C所示，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，霍爾輸出信 號是=個相隔120°的方波，每個方波有180°的有效角度，運(yùn)樣就可W把360°的電角度 分為6個扇區(qū)，每個扇區(qū)60°電角度，當(dāng)霍爾組合信號每跳變一次說明轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過60°電角 度。在正弦波驅(qū)動永磁同步電機(jī)控制上，一般采用零階泰勒級數(shù)法和一階泰勒級數(shù)法來估 算電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置，進(jìn)而獲得精度較高的控制效果。而當(dāng)開關(guān)霍爾位置傳感器出現(xiàn)故 障時，故障路開關(guān)霍爾傳感器輸出數(shù)字信號恒為0或1，電機(jī)控制器也將會接收到錯誤的位 置信號，導(dǎo)致其發(fā)出不正確的電壓矢量，進(jìn)而帶來一系列的嚴(yán)重后果，如：電機(jī)發(fā)熱短路，控 制器過流保護(hù)，轉(zhuǎn)軸磨損斷裂，嚴(yán)重的甚至?xí)购蠹夁B接傳動機(jī)構(gòu)擁痕，最終導(dǎo)致整個驅(qū)動 系統(tǒng)崩潰。因此，對開關(guān)霍爾位置傳感器的故障進(jìn)行及時準(zhǔn)確地判斷和定位具有十分重要 的價值。
[0004] 中國專利. 5通過判斷檢測到的霍爾狀態(tài)中是否含有0矢量來進(jìn)行 故障檢測，并同過分析檢測到的霍爾狀態(tài)量來定位其中的故障路霍爾傳感器，但該方法需 要在電機(jī)旋轉(zhuǎn)結(jié)束后才可對霍爾狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷，不可實(shí)時檢測，并且只可診斷出單路 和雙路兩種霍爾故障狀態(tài)，對其他故障態(tài)的檢測并沒有給予說明，因此，該方法缺乏實(shí)際操 作性。中國專利. 0公開了一種永磁同步電機(jī)霍爾傳感器故障診斷方法，該專 利同時采用=種方法來進(jìn)行故障診斷，并且引入了一種故障確認(rèn)方法。但該方法并沒有具 體給出轉(zhuǎn)子在某一區(qū)域走過電角度最小值和最大值的取值方法，另外，對于故障確認(rèn)方法， 若發(fā)生雙路霍爾故障且n取值較大，則確認(rèn)時間過長，且該故障確認(rèn)方法不適用于確認(rèn)S 路霍爾故障及傳感器電源故障，因此，該專利所提方法實(shí)用性較低。
【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】中所設(shè)及到的缺陷，提供一種永磁同 步電機(jī)開關(guān)霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法，用于快速準(zhǔn)確地判斷并定位出發(fā)生故障 的開關(guān)霍爾傳感器。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用W下技術(shù)方案：
[0007] 永磁同步電機(jī)開關(guān)霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法，包括W下步驟：
[0008]步驟1)，所述永磁同步電機(jī)的=路開關(guān)霍爾輸出信號中只要有一路輸出信號發(fā)生 跳變即觸發(fā)中斷，將此刻每一路開關(guān)霍爾輸出信號分別存儲在化llx[i]中，同時，記錄相 鄰兩次開關(guān)霍爾信號跳變之間的時間t。；
[0009] 其中，義=曰，6，(3，1=0~5，化11義山為長度為6的一維數(shù)組；
[0010] t"=m，n為計數(shù)變量，代表開關(guān)霍爾信號跳變的次數(shù)；N為相鄰兩次開關(guān)霍爾信 號跳變獲得的脈沖數(shù)；L是主中斷周期時長；
[0011] 步驟2)，若所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子在當(dāng)前霍爾狀態(tài)的停留時間大于預(yù)設(shè)的時 間闊值t。。，。、，記錄所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子在當(dāng)前霍爾狀態(tài)的停留時間tm，若其滿足關(guān)系 則判斷發(fā)生3路開關(guān)霍爾傳感器故障或傳感器電源故障，將故障標(biāo)志位error_flag賦值為3 ; 陽01引其中，tm=NT,;k為預(yù)先設(shè)定的大于1的整數(shù)；
[001引步驟3)，若所述永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子在預(yù)設(shè)的時間闊值t。。。,內(nèi)進(jìn)行開關(guān)霍爾信號 跳變，計數(shù)變量n累加1;
[0014] 步驟4)，當(dāng)計數(shù)變量n值累加至5時為1個故障判斷檢測周期，將計數(shù)變量n賦值 為0 ; 陽015] 步驟5)，若數(shù)組化llx[j]中的每一個元素均滿足關(guān)系化llx[j]聲化llx[j+3]， 將故障標(biāo)志位erroLflag賦值為0 ;
[0016] 其中，j=〇 ~2;
[0017] 步驟6)，若數(shù)組化1lx[j]中存在一組元素滿足關(guān)系化1lx[j]=化1lx[j+3]，繼 續(xù)運(yùn)行u個故障判斷檢測周期，若都為同一組元素滿足關(guān)系化llx[j]=化llx[j+3]，則判 斷發(fā)生單路開關(guān)霍爾傳感器故障，將故障標(biāo)志位error_flag賦值為1，并將化1lx定位為故 障路霍爾；
[001引其中，U為預(yù)先設(shè)定的整數(shù)；
[0019] 步驟7)，若數(shù)組化llx[j]中存在兩組元素滿足關(guān)系化llx[j]=化llx[j+3]，繼 續(xù)運(yùn)行1個故障判斷檢測周期，并記錄電機(jī)轉(zhuǎn)子在此故障判斷檢測周期所經(jīng)歷的時間，將 其存儲在Time[j]中，若滿足關(guān)系2*Time[0]〈Time[1]且2*Time[0]〈Time巧]，則判斷發(fā)生 雙路開關(guān)霍爾傳感器故障，將故障標(biāo)志位error_flag賦值為2,并將化1lx定位為故障路霍 爾；
[0020] 其中，Time[0]為電機(jī)轉(zhuǎn)子在最后一個正常狀態(tài)經(jīng)歷一個故障判斷檢測周期的時 間，Time[l]和Time[2]分別為發(fā)生故障后電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過連續(xù)兩個故障判斷檢測周期的時 間；
[0021] 步驟8)，將故障狀態(tài)及故障路開關(guān)霍爾反饋給控制器。
[0022] 作為本發(fā)明永磁同步電機(jī)開關(guān)霍爾位置傳感器故障判斷及定位方法進(jìn)一步的優(yōu) 化方案，所述在預(yù)設(shè)的時間闊值t。。。、通過W下方式得到：
[0023]首先采集轉(zhuǎn)子經(jīng)過上一霍爾狀態(tài)的時間t。1，然后根據(jù)W下公式計算得到t。。。、： CNA 說明書 3/6頁
[00對其中，J為系統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量，Lmi。為電機(jī)輸出反向最大電磁轉(zhuǎn)矩，lm。,為電機(jī)所 帶最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
[00%] 本發(fā)明采用W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下技術(shù)效果：
[0027] 1.本發(fā)明可W快速準(zhǔn)確的對開關(guān)霍爾位置傳感器的故障進(jìn)行判斷，并對=種故障 狀態(tài)進(jìn)行清晰地分類，充分降低開關(guān)霍爾位置傳感器故障對系統(tǒng)運(yùn)行帶來的影響；
[0028] 2.利用一個故障判斷檢測周期內(nèi)各路開關(guān)霍爾傳感器輸出信號的邏輯關(guān)系，可 W快速精確地定位出具體的故障路開關(guān)霍爾位置傳感器，有利于在故障發(fā)生后對其進(jìn)行維 修；
[0029] 3.利用=種方法，分別對初步判斷的=種故障狀態(tài)進(jìn)行多次確認(rèn)，及時排除由于 電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換W及電磁干擾造成的誤判斷現(xiàn)象，充分提高電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的魯棒性；
[0030] 4.該方法無需專口的硬件電路，只需軟件就能實(shí)現(xiàn)，簡單實(shí)用，且成本低廉。
【附圖說明】
[0031]圖1為開關(guān)霍爾位置傳感器故障判斷定位方法W及故障誤判斷排除方法示意圖；
[0032] 圖2-a為S開關(guān)霍爾位置傳感器安裝示意圖；
[0033] 圖2-b為正常運(yùn)行時S開關(guān)霍爾位置區(qū)間圖；
[0034] 圖2-C為正常運(yùn)行時=開關(guān)霍爾位置傳感器各路輸出信號示意圖；
[0035] 圖3-a為A路開關(guān)霍爾故障且輸出恒為"1"時S開關(guān)霍爾位置區(qū)間圖；
[0036] 圖3-b為A路開關(guān)霍爾故障且輸出恒為"1"時各路開關(guān)霍爾輸出信號示意圖；
[0037] 圖4-a為A、C路開關(guān)霍爾故障且輸出都恒為"1"時S開關(guān)霍爾位置區(qū)間圖； 陽03引圖4-b為A、C路開關(guān)霍爾故障且輸出都恒為"1"時各路開關(guān)霍爾輸出信號示意 圖；
[0039] 圖5-a為發(fā)生S路開關(guān)霍爾傳感器或電源發(fā)生故障時S開關(guān)霍爾位置區(qū)間圖；
[0040] 圖5-b為發(fā)生=路開關(guān)霍爾傳感器或電源故障時各路開關(guān)霍爾輸出信號示意圖；
[0041] 圖6-a為電機(jī)正反轉(zhuǎn)切換時S開關(guān)霍爾位置傳感器各路輸出信號示意圖；
[0042] 圖6-b為C路開關(guān)霍爾受電磁干擾時各路=開關(guān)霍爾位置傳感器輸出信號示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0044] 如圖1所示，本發(fā)明提出一種永磁同步電機(jī)開關(guān)霍爾位置傳感器故障判斷及定位 方法，具體步驟為：
[0045] 第一步，初始化各變量，如圖2-曰、圖2-b和2-C所示，在電機(jī)正常運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子 每轉(zhuǎn)動一個電周期，各開關(guān)霍爾位置傳感器會連續(xù)輸出一定規(guī)律的6種狀態(tài)量，因此，定義 S個長度為6的一維數(shù)組化lla[6]，化1化[6]和化11c[6]，分別用來存儲3路開關(guān)霍爾傳 感器的輸出量，另外，定義計數(shù)變量n，定義變量t。為電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過某一霍爾狀態(tài)的時間，定 義一個長度為3的一維數(shù)組Time巧]，用來記錄電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)歷的連續(xù)S個故障判斷檢測周 期的時間；定義故障標(biāo)志位error_flag,當(dāng)控制器上電時，對所有變量進(jìn)行初始化，并且初 值均賦為0 ;
[0046] 第二步，電機(jī)接收到控制器輸出信號后轉(zhuǎn)動，采用邊沿捕獲中斷，當(dāng)3路開關(guān)霍爾 傳感器中任何一路輸出信號發(fā)生變化則觸發(fā)數(shù)字信號處理器中斷，將此時開關(guān)霍爾傳感器 的輸出量分別存儲在數(shù)組化11曰、化1化和化11c中，同時，將計數(shù)變量n值累加1。另外，在 數(shù)字處理忍片中開啟2個定時器分別用來記錄電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過某一霍爾狀態(tài)的時間t。^及 電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過一個故障判斷檢測周期的時間Time,可分別表示為t"=NJ,，Time=NzL;
[0047
電機(jī)霍爾傳感器換向：百度資訊搜索
霍爾方波控制討論
酷扯兒
8天前
3. BLDC霍爾六步方波換相點(diǎn)問題 第一個問題“帶霍爾傳感器的方波BLDC控制問題”討論如下：1 風(fēng)華雪 BLDC是帶三個霍爾傳感器的，通過方波進(jìn)行控制，通過中斷讀取hall狀態(tài)再根據(jù)電機(jī)電氣時序圖來進(jìn)行換向。實(shí)際控制中，電機(jī)能夠正常正反轉(zhuǎn)...百度快照
無刷直流電機(jī)的有感和無感的區(qū)別
騰訊網(wǎng)
7天前
簡單來說,就是通過霍爾傳感器,無刷驅(qū)動器可以明確知道無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置。 什么是無感? 在無感無刷中的無感是指“無霍爾傳感器”,在沒有直接反饋的情況下,無感無刷電機(jī)只能通過間接方式獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子位置,常見的方法有反電動勢法、...百度快照
電機(jī)制造業(yè):采用一種霍爾傳感器控制無刷直流電機(jī)
老趙說制造
2019年10月15日
無刷直流電動機(jī)使用電循環(huán)控制。一個電循環(huán)有6種狀態(tài),基于霍爾傳感器的電機(jī)交換序列如下圖所示。 無刷直流電機(jī)的基本工作原理與有刷直流電機(jī)相同,在有刷直流電機(jī)的情況下,使用機(jī)械換向器和電刷實(shí)現(xiàn)反饋,在無刷直流電動機(jī)中,反饋是通過多...百度快照
1732霍爾傳感器_1732雙極鎖存霍爾傳感器_無刷電機(jī)霍爾開關(guān)
搜狐網(wǎng)
2019年7月8日
應(yīng)用實(shí)例.汽車,消費(fèi)者和工業(yè).固態(tài)開關(guān).無刷直流電動機(jī)換向.速度檢測.線性位置檢測.角度位置檢測.接近檢測 1732霍爾傳感器_1732雙極鎖存霍爾傳感器_無刷電機(jī)霍爾開關(guān) 更多詳情請訪問深圳霍爾元件供應(yīng)商(百度快照
霍爾傳感器在電動牙刷中起位置檢測作用
響拇指電子
2020年4月3日
有刷直流電機(jī)的換向一直是通過電刷與安裝在轉(zhuǎn)子上的環(huán)形換向器相接觸來實(shí)現(xiàn)的。而直流無刷電機(jī)則通過霍爾傳感器把轉(zhuǎn)子位置反饋回控制電路，使其能夠獲知電機(jī)相位換向的準(zhǔn)確時間。由于換向器與轉(zhuǎn)子固定在一起，而刷與外殼(定子)固定在一起，...百度快照
掃地機(jī)器人霍爾傳感器
粵科源興科技有限公司
2019年7月2日
電刷電動機(jī)的換向總是通過石墨電刷與安裝在轉(zhuǎn)子上的環(huán)形換向器的接觸來實(shí)現(xiàn),但是隨著時間和大的維護(hù)成本會導(dǎo)致各種問題。 無刷電機(jī)通過霍爾傳感器將轉(zhuǎn)子位置反饋到控制電路中,從而可以準(zhǔn)確地知道電機(jī)換相的時間。大多數(shù)霍爾傳感器無刷電機(jī)制造...百度快照
基于單片機(jī)的霍爾傳感器信號檢測分析儀的設(shè)計
電子產(chǎn)品世界
2016年11月29日
無刷直流電機(jī)(BLDC) 應(yīng)用中,常采用霍爾傳感器來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置,給電子換向提供依據(jù)。 然而,由于制造工藝的限制,霍爾傳感器的安裝有可能會產(chǎn)生物理位置偏差,從而造成電子換向的時間發(fā)生偏差,影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速和平穩(wěn)度。 為了能檢測出這...百度快照
掃地機(jī)電機(jī)的芯:霍爾傳感器在掃地機(jī)中的應(yīng)用
響拇指電子
2019年2月28日
而無刷電機(jī)則通過霍爾傳感器把轉(zhuǎn)子位置反饋回控制電路,使其能夠獲知電機(jī)相位換向的準(zhǔn)確時間。大多數(shù)無刷電機(jī)生產(chǎn)商生產(chǎn)的電機(jī)都具有三個霍爾效應(yīng)定位傳感器(霍爾傳感器推薦型號:SS569,其特點(diǎn)是:防塵,防水,即使在惡劣的環(huán)境下也能穩(wěn)定給出...百度快照
HXS41H,霍爾效應(yīng)傳感器
網(wǎng)易
2019年8月30日
HXS41H,霍爾效應(yīng)傳感器,設(shè)計用于直流無刷的電子換向 電機(jī)應(yīng)用裝置包括片上霍爾電壓發(fā)電機(jī)用于磁 感應(yīng),A比較器放大霍爾電壓,和A施密特觸發(fā)器提供 開關(guān)滯后對于噪聲抑制,打開收集器輸出內(nèi)部帶間隙調(diào)節(jié)器 ...百度快照
無霍爾直流無刷電機(jī)換相原理?
東弘機(jī)電官網(wǎng)
2019年1月21日
對電機(jī)的可靠性和制造工藝帶來不利的因素,例如:安裝霍爾傳感器會增加電機(jī)的體積大小,若是傳感器的信號傳輸線比較多,那很容易造成對電機(jī)的干擾,電機(jī)的工作環(huán)境和溫度降低霍爾傳感器的可靠性,另外就是安裝的問題,若安裝不精密,會造成電機(jī)的...百度快照
電機(jī)霍爾傳感器換向：霍爾傳感器與直流無刷電機(jī)換相
BLDC與霍爾傳感器
直流無刷電機(jī)霍爾傳感器2種安裝方式 ? ? ? ? ? ? ? ? 寫得比較清晰
?
?
電機(jī)霍爾真值表（霍爾120度安裝和60度安裝）
?
?
?
無刷電機(jī)學(xué)習(xí)筆記 ? ?
BLDC和PMSM：?
BLDC：無刷直流電機(jī)（Brushless Direct Current）?
PMSM：永磁同步電動機(jī)（Permanent-Magnet Synchronous Motor）?
二者結(jié)構(gòu)上直接觀察無明顯區(qū)別，想要區(qū)分，主要看感應(yīng)電動勢。?
從控制上由明顯區(qū)別，PMSM感應(yīng)電動勢波形為正弦波，BLDC感應(yīng)電動勢波形為梯形波。而造成感應(yīng)電動勢的不同的的原因是磁鋼磁場的分別和線圈纏繞的方式不同。因?yàn)楦猩妱觿軪=BLVsin（theta）。
BLDC一般用六步換向，F(xiàn)OC都可以，而PMSM一般用FOC，很少用六步換向。但在高速條件下，會使用六步換向，因?yàn)楦咚贄l件下，電機(jī)換向很快，有的CPU無法支持計算量。
增量式編碼器和絕對式編碼器，ABI信號和UVW信號、編碼器PWM信號 ? ? ABI和ABZ一樣。?
增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90。，從而可方便的判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。
如上圖，編碼器輸出三組方波脈沖A、B和I相；A、B兩組脈沖相位差90度，根據(jù)誰先出現(xiàn)可以方便的判斷旋轉(zhuǎn)方向。而Z相為每轉(zhuǎn)一圈輸出一個脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。
?
無刷無霍爾BLCD電機(jī)控制? ? ? ? ? ? ?這一篇原理介紹比較詳細(xì)?
?
電機(jī)霍爾傳感器換向：霍爾傳感器在BLDC電機(jī)上的應(yīng)用解析
描述
在工業(yè)大多數(shù)的電能損耗來自大型電機(jī)和固定速度的驅(qū)動系統(tǒng)。因此，能效運(yùn)動控制系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)未來實(shí)際負(fù)載需求應(yīng)用。BLDC電機(jī)滿足這一要求通過電子換向和調(diào)速控制。電機(jī)磁極繞組換向在最佳的轉(zhuǎn)子位置的是非常重要的，用于減少電損耗當(dāng)使用可變轉(zhuǎn)速和負(fù)載的情況。本文討論了不同的霍爾傳感器布置和一體化技術(shù)發(fā)展趨勢。
轉(zhuǎn)子位置反饋可靠性是很重要的，對于運(yùn)動控制系統(tǒng)的性能。它允許定子繞組精確的換相，最大限度地減少電機(jī)電損耗。通常在120?相移UVW信號用于激活BLDC電機(jī)驅(qū)動器的換向。不同的選項(xiàng)are available today to generate the UVW signals.可產(chǎn)生UVW信號。
這可以使用霍爾傳感器或開關(guān)，可以組裝在繞組中或安裝在一個小的PCB上面；計算軟件基于反電動勢數(shù)據(jù)從定子繞組；連接在電機(jī)軸上的光學(xué)或磁編碼器；或先進(jìn)的單片光學(xué)或磁編碼器芯片集成motorhousing.電機(jī)外殼當(dāng)中。
霍爾傳感器或開關(guān)廣泛用于BLDC電機(jī)，由于其低元件成本。這種方法需要有效的算法來計算UVW，從測得的反向電動勢。同時快速微處理器或DSP需要減少執(zhí)行時間和減少額外的延遲時間。這種方法的局限，UVW信號的產(chǎn)生可以在快速負(fù)載變化，在低轉(zhuǎn)速和在同步操作上觀看到。硬件中檢測轉(zhuǎn)子的絕對位置被認(rèn)為是the most reliable option. Attaching an optical ormagnetic encoder unit to the BLDC最可靠的選擇。連接在BLDC電機(jī)上的光學(xué)或磁性編碼器是有利的，當(dāng)需要高精度動態(tài)定位，如果motor is advantageous when very high precisiondynamic positioning is required andif the application is not cost sensitive.應(yīng)用對成本不敏感。
霍爾傳感器用于換向
在一個BLDC電機(jī)使用三個分離的霍爾傳感器/開關(guān)產(chǎn)生UVW信號基于傳感器的安裝位置，無論是在定子繞組，或組裝在小PCB上，0?，120?和240?，位置相對轉(zhuǎn)子永磁體。在某些情況下，一個磁極環(huán)連接到軸可以用。圖1的左邊顯示了三個霍爾傳感器/開關(guān)的機(jī)械位置，resulting UVW signals generated. The positionaccuracy of the UVW signals in relation用于UVW信號的產(chǎn)生。UVW信號定位精度與關(guān)的to the actual rotor position轉(zhuǎn)子實(shí)際位置depends on the mounting取決于安裝tolerances and matching of公差與配合霍爾傳感器/開關(guān)的靈敏度和穩(wěn)定性。磁場變化很多，由于a lotover temperature， rotor超溫，轉(zhuǎn)子速度和操作壽命（永磁老化），位置誤差很容易累加to +/-3? or more.+/ - 3?或更多。
另一種方法使用四個集成霍爾傳感器并且信號調(diào)理生成正弦/余弦信號，其中在360?
選擇磁/光學(xué)電機(jī)編碼
圖 1： BLDC電機(jī)位置檢測的選擇用于換向
現(xiàn)代混合信號集成的研究進(jìn)展，讓霍爾陣列加上所有的正弦/余弦信號調(diào)理和插值用于絕對位置，能夠在一個編碼器IC集成。代替the threediscrete Hall sensor/switches， a single三個分離的霍爾傳感器/開關(guān)，一個單一的5x5mm封裝可以組裝在同一個PCB （see igure 1）.PCB上（參圖1）。
該Z信號標(biāo)志轉(zhuǎn)子的零位置，允許從ABZ信號以簡單的方法計算電機(jī)的絕對位置，control or motion control system.在電機(jī)控制和運(yùn)動控制系統(tǒng)。
從絕對位置也可以產(chǎn)生增量ABZ信號可用于監(jiān)測快速位置變化，以非常低的延遲。圖2顯示了上/下AB信號編碼，用于增量操作。當(dāng)電機(jī)的方向反轉(zhuǎn)AB信號改變其相移。該Z信號標(biāo)志轉(zhuǎn)子的零位置，允許從ABZ信號以簡單的方法計算電機(jī)的絕對位置，control or motion controlsystem.在電機(jī)控制或運(yùn)動控制系統(tǒng)。
圖2： 通過正弦/余弦產(chǎn)生UVW和ABZ
With a sine/cosineto UVW interpolation用正弦/余弦到UVW，插值unit the commutation signals can be單元的換向信號可以產(chǎn)生兩個，四個或多個磁極BLDC-motor types. In this case eachBLDC電機(jī)類型。在這種情況下，每個commutation signal is shifted by 60? in換向信號偏移了60?phase. It can be used to control directly相位。它可以直接控制the BLDC-driver unit for block commutation.
BLDC驅(qū)動單元用于塊換向。它也可以通過電機(jī)控制器用來產(chǎn)生正弦波換向。一個集成的單芯片磁編碼器通常有多輸出選項(xiàng)，用于電機(jī)控制器或高級運(yùn)動控制器。但進(jìn)展遠(yuǎn)落后于當(dāng)前的需求。
提出了通過單芯片編碼器集成
單芯片編碼器一體化的進(jìn)展，使一個完整的“片上系統(tǒng)”具有多個輸出選擇用于BLDC電機(jī)。圖3顯示了BLDC電機(jī)反饋選項(xiàng)，以iC-MH8作為一個例子。在頂部的UVW其他信號的輸出選項(xiàng)設(shè)置，例如絕對位置通過SSI / BiSS接口，
圖3： 絕對磁編碼器電機(jī)控制帶輸出選項(xiàng)
芯片上的正弦/余弦信號放大到to 1 Vpp andprovided through a diferential1 Vpp，并且通過一個差分模擬輸出驅(qū)動器，用于analogue output driver for external monitoring外部監(jiān)測或獨(dú)立的插補(bǔ)。他們也被用于12位實(shí)時正弦數(shù)字轉(zhuǎn)換器/插補(bǔ)器，以一個非常低時間延遲1μs.，小于1μS。
12位提供了一個小于0.1?的分辨率。一個絕對位置可讀出通過串行SSI（同步串行接口）或BiSS接口（雙向同步串行接口）的運(yùn)動控制器。一個開放標(biāo)準(zhǔn)的SSI / BISS提供高速串行接口，也用于生產(chǎn)線配置。如果需要，集成的RS422線路驅(qū)動器支持長電纜到電機(jī)或運(yùn)動控制器。ABZ信號以2MHz的頻率更新并且延遲時間小于the 1μs. The zero position can be programmed in1μS。零位可編程256 steps （1.4?） for the incremental and 192steps256步（1.4?）用于增量，192步（1.8°）用于UVW接口。
也很重要的是要有設(shè)置和調(diào)理模擬信號的能力。這需要一個高質(zhì)量編碼器輸出信號。選擇BLDC電機(jī)換向磁極設(shè)置，可用于各種不同的電機(jī)設(shè)備類型。可調(diào)設(shè)置存儲在編碼器芯片的RAM并且能夠編程到片內(nèi)非易失性ROM中，上電后可讀。
光集成也可能
磁性編碼器芯片能夠更好的用于非常苛刻，灰塵和嚴(yán)格的環(huán)境。然而光單片編碼器芯片帶換向輸出通過光學(xué)系統(tǒng)集成同樣變?yōu)榭赡堋Ｆ湫阅芨咭恍珜Ρ缺砻鳎瑑煞N技術(shù)齊頭并進(jìn)。圖4顯示了兩個單芯片光學(xué)編碼器帶增量和UVW輸出。這里的分辨率定義是碼盤確定的，并且使用三個光學(xué)傳感器用于產(chǎn)生UVW。電機(jī)的極對數(shù)定義是碼盤設(shè)計確定的。例如，四個光電二極管陣列可以提供高達(dá)20，000CPR用一個直徑33.2mm的碼盤。特殊的封裝如optoQFN符合這個光學(xué)解決方案需要。
現(xiàn)在的混合信號集成能力可以提供可靠、高度靈活單片編碼器芯片，并且可配置磁編碼器反饋選項(xiàng)具有12位分辨率。這與傳統(tǒng)的霍爾傳感器/開關(guān)系統(tǒng)相比較，具有高性能集成到電機(jī)殼體。在光學(xué)編碼器帶有集成的UVW輸出選擇，也是單芯片解決方案的發(fā)展趨勢。這些趨勢支持增強(qiáng)性能提高電機(jī)電子換向的能量效率，通過最好的電機(jī)反饋解決方案。
圖 4： 光學(xué)單芯片電機(jī)編碼器芯片帶UVW換向
責(zé)任編輯；zl
打開APP閱讀更多精彩內(nèi)容
