基于单个电流传感器的无刷直流电机相电流检测方法

简介：
本文提出了一种使用单一电流传感器实现无刷直流电动机相电流有效检测的新方法，旨在简化系统结构并降低成本。 ### 单个电流传感器实现的无刷直流电动机相电流检测 无刷直流电动机（BLDC Motor）因其高效率、大功率密度及控制简便的特点，在现代工业自动化、汽车电子以及家用电器等领域得到了广泛应用。为了提高这些应用中的性能，例如构建电流闭环以提升响应速度或实施过载和短路保护功能，传统方法通常需要使用多个传感器来检测各相的电流及其逆变器直流侧母线上的电流。这不仅增加了成本，还可能因设备体积增大而影响系统的集成度。 1998年，谭徽、王勇、汪信尧及江建中四位学者提出了一种创新方案：仅使用一个传感器来检测无刷直流电动机的所有相电流。该技术旨在简化系统架构，并降低成本的同时保证控制性能不受影响。 #### 技术原理与优势 此方法的核心在于利用单个电流传感器置于逆变器的直流侧电源母线上，以检测其上的总电流。通过软件算法处理，能够推导出各相的具体电流信息，而无需额外硬件支持。相较于其他文献中提出的方案（如全桥型PWM调制导致高开关损耗或需改变逆变器结构的设计），本方法不仅保持了低开关损耗的特点，并且不需要改动现有的逆变器设计，对传感器的要求也更为宽松。 #### 系统描述与分析 无刷直流电动机驱动系统主要包括电机、逆变器、位置传感器和控制器。其中，逆变器负责执行控制指令；位置传感器提供换向逻辑信号；而控制器通过调整逆变器来调节电机的运行状态。该系统的电气特性由电压方程及电磁转矩计算等核心数学模型描述。 #### 实验验证 实验结果表明，使用单个电流传感器检测相电流的方法是正确且有效的。这种方法不仅简化了系统设计并降低了成本，还提高了集成度和可靠性，在优化无刷直流电动机驱动系统的性能方面具有重要意义。 ### 结论 通过一个电流传感器实现的无刷直流电机相电流检测技术为电机控制系统提供了一种重要的创新途径。该方案克服了传统多传感器系统存在的高成本及体积大的问题，并开启了高性能、低成本电机控制的新路径。随着此技术的发展和完善，预计将在更广泛的应用中发挥重要作用，进一步推动电机控制领域的进步。 谭徽等人提出的这一解决方案不仅展示了学术研究的实际价值，也为工程实践提供了宝贵的指导，在电机控制领域内实现了重大突破。