无刷直流电机：反电动势过零检测与转子位置识别

该文研究了矢量喷水推进式水下机器人的建模仿真与验证，主要关注无刷直流电机（BLDC Motor）在换相期间的反电动势（Back Electromotive Force, Back EMF）计算及其与电机转子位置的关系。 文章指出，在三相电机中，当某相不导通时，例如b相，反电动势可以通过简化公式（5）来计算。若b相电流在非导通时始终为0，则计算过程得以简化。对于无刷直流电机，即使在换相期间，三相绕组通常仍有电流，但反电动势过零点（如图1b中的120°和300°）与b相换相点（90°、150°、270°和330°）相距较远，这意味着b相反电动势过零点附近的非换相期间，b相电流可假设为0。因此，可以进一步简化公式，只考虑线电压的影响。 文中探讨了非换相期间电机中点（n点）与直流母线电压中点（m点）的电位关系。在不同的PWM调制模式下，电机中点电位与直流母线中点电位可能相等也可能不等。例如，当VT1和VT2导通时，un=ud/2，两者电位相等；而当VT1导通、VT2断开、VD5续流时，un=ud，电位不等。这些关系对理解电机运行状态和控制策略至关重要。 无位置传感器的反电动势过零检测是关键。通过检测任意两路线电压，软件实时计算可以得到未导通相的反电动势过零值，进而确定换相点。这种方法无需额外的硬件检测设备，简化了系统结构，适用于全桥PWM调制，因为全桥PWM调制方式下断开相在非换相区间无电流续流，符合文中提出的转子位置识别方法。 该研究提供了无位置传感器控制BLDCM的新方案，提高了转子位置辨识的精度，并可在广泛的转速范围内应用。此方法不仅减少了系统的复杂性，还避免了对深度滤波电路的需求，具有较高的实用价值。 关键词：反电动势、无位置传感器、无刷直流电机、换相、PWM调制