图2 SVPWM波形生成及单电流采样示意图

　　从上图中我们可以看出，一个SVPWM周期可以划分成七个小的时间段（此即七段法名称的由来），不同的时间段对应不同的开关管控制电压，不同的控制电压造成了逆变电路中功率开关管不同的通断状态，而不同的通断状态则对应着不同的电流流向，因此只要我们知道了当前的电流流向状态，就可以从两次不同时间的采样电流（分别对应若干电流之和）中提取出需要的电流。以第0扇区为例（如图2右侧所示），在第一次电流采样中得到了Iu，第二次得到了(Iu+Iv)，由于在很短的时间内，电流不会发生突变，这样就可以根据(Iu+Iv+Iw=0)推算出三相电流，完成了单电流采样(One-shunt current detection)。

　　这一算法简洁明了，但也存在着一定的问题：第一，在采样的过程中往往会引入较多的噪声，需要进行滤波；第二，存在扇区边界切换问题，我们从图2中可以看出，在旋转矢量跨越边界的时候，由于某一基本矢量作用时间太短会导致采样无法完成，这个时候，可以通过限制作用时间最小值来保证采样过程正常进行，但这样必然会使生成的正弦波发生畸变，我们通过简单的滤波（例如限制两次电流采样值的差异幅值，根据历史值修正新值等）去掉畸变点，可以实现很好的效果。

　　实际采样以及滤波处理结果如下（图3），从图中可以看出通过滤波达到了很好的电流检测效果，完全可以满足进一步的控制需求。

图3单电流采样电流结果(未滤波与滤波后的比较)

　　4无位置、速度传感器下电机控制方法详述

　　这里将从电机的初始化启动、正常运转和调速三个方面叙述电机控制的全过程，并给出电机控制算法的流程图，让读者更能够从整体上了解这一控制方法。

　　启动过程：由于整个系统没有传感器以获得电机的实际位置，如果从任意位置启动，可能会造成电机反转甚至启动完全失败，因此需要对电机转子位置进行初始化，即把后面控制算法中涉及到的转子角度的初始值清零。我们采用的初始化方法是生成一个固定的PWM脉冲序列，该序列的特点是只作用于在某一相，最后将电机锁定于某一磁极，达到了初始化的目的。

　　正常运转：目前我们采用TI公司的TMS320LF2407A作为控制的DSP，该DSP本身具备PWM 控制寄存器，通过较简单的程序就能完成前面所述的七段法SVPWM波的输出。

整体控制算法流程如图4所示：

图4控制算法流程

　　电机通过单电流采样得到两个采样电流值，通过电流识别方法，计算出三相电流，利用Clarke和Park变换将电流映射到d、q坐标系下，估算出角度和速度值，通过结合了积分分离的PI控制算法，完成对电机的反馈控制，然后经过Park逆变换，控制生成了新的SVPWM波，完成一次循环。这里用到的位置、速度估算函数由于篇幅所限，将另做描述。

　　调速的方法：在电机运转过程中，当需要调整转速时，我们采用分段加减速的方法，将给定目标速度和电机当前速度之间分成若干小段，逐级进行调速，从而达到很稳定的调速效果。

　　5实验结论及进一步的工作

　　目前我们已经在一台92BL(1)C50-15H的BLDC上实验成功了上述控制算法，完成了从启动到正常运转、加减速、拖动负载的全部工作，电机运行平稳，噪声小，输出转矩稳定。我们测试了双电流采样和单电流采样的方法，均达到了理想的效果。目前正在进行将控制方法移植到空调压缩机上的尝试，已取得初步成功，下一步将改进算法，增加谐波补偿功能，使电机运转更加平稳，测试对更多种型号电机的控制，并考虑进行工业上的应用。

　　本文作者创新点：采用电机保护电路电阻作为****的电流采样电阻，结合单电流采样鉴别算法得出三相电流，实现了对反电动势为正弦波的BLDC的无传感器控制。

　　参考文献

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