淺談有位置傳感器和無位置傳感器的電機驅動區別

2021-01-18 電子發燒友
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淺談有位置傳感器和無位置傳感器的電機驅動區別

羅姆半導體社區 發表於 2021-01-15 15:26:25

在我們的周圍使用著許多電機。比如空調、洗衣機和吸塵器等家用電器，配備了冷卻風扇、硬碟和DVD的電腦，以及在汽車、電車、建築物和工廠等我們注意不到的很多地方，大量電機在積極發揮著它們的作用。

其中很多應用是由電機的轉速和轉矩控制的，電機的啟動和驅動方法可以大致分為「①有位置傳感器的驅動」和「②無位置傳感器的驅動」兩種。

①電機有位置傳感器的驅動：需要使用傳感器來檢測電機轉速和旋轉位置的電機驅動方法

②電機無位置傳感器驅動：不需要上述傳感器的電機驅動方式

①中電機有傳感器進行驅動的優點：能夠準確地檢測到電機啟動和驅動時的位置和旋轉，並且通過內置硬布線邏輯控制器的電機驅動器可以實現從低速到高速平穩地電機驅動和旋轉控制。缺點：必須在電機中安裝霍爾元件/霍爾IC等傳感器，因此需要考慮傳感器的安裝位置精度以及連接傳感器和電機控制器的布線。

②中電機無傳感器驅動的優點：可用來驅動物理上無法配置傳感器的電機和暴露於高溫、水、油等不利環境下的電機。

缺點：因為利用速度電動勢而在低速時表現不佳，並且旋轉位置是通過MCU的計算而估算得來的，所以整體上的響應性能較差。另外，使用電機電流、電壓和電機參數（電機繞組的R、L）取代位置和旋轉檢測傳感器進行的估算，會受到電機個體差異的影響。

對於無傳感器驅動，還有一種方法是通過MCU之外的硬布線邏輯專用控制器，利用外部強制換向信號啟動，然後將速度電動勢用作位置信號。

綜上所述，每種方法都有其優點和缺點。因此，需要根據使用電機的環境、對可靠性的需求程度以及電機負載的類型（恆定轉矩，恆定輸出，平方轉矩）等，選擇一種適合於所需特性的電機驅動方法。

　　霍爾元件/霍爾IC：

　　使用霍爾效應根據磁通密度輸出電壓的磁傳感器。霍爾效應是一種當電流流過固體並且垂直於固體表面施加於磁場時，會在電流方向和磁場方向分別產生垂直方向（正交）的電壓的現象。

　　霍爾IC（也稱為「霍爾傳感器」）由運算放大器和數字轉換器等組合而成。

　　速度電動勢：

　　與磁通量的時間差–速度電動勢相對應的電壓。無傳感器控制中的位置和速度估算方法中使用的元素之一。

　　外部強制換向：

　　由於在電機停止狀態下不會產生感應電壓，因此為了檢測電機位置而在電機啟動時從外部強制使電機旋轉使之產生感應電壓的做法稱為「強制換向」。

編輯：hfy

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