无位置传感器无刷直流电机换相误差校正的新方法

无刷直流电机因其具有高效率、高功率密度等特点，在许多工业领域得到了广泛的应用，无刷直流电机通常利用霍尔传感器提供转子六个关键位置信息，但是安装在电机中的霍尔传感器引出线较多，且容易受到温度及外部电磁环境的干扰，使整个系统的可靠性降低，影响电机的运行。因此无位置传感器驱动技术已成为无刷直流电机高性能领域的热点。

目前已经研究出多种实现无位置传感器驱动方案，主要包括反电动势(Electromotive Force, EMF)法、续流二极管法、磁链估计法以及3次谐波法等，其中以反电动势法最为经济简便。无位置传感器无刷直流电机反电动势法可以分为三类：直接反电动势检测、间接反电动势检测和模型估计法。

无位置传感器无刷直流电机依然存在很多问题，比如电机的起动、低速范围内的转子位置检测和中高速范围内的高精度换相误差补偿。其中能否精确地换相影响了无位置传感器无刷直流电机运行性能。

所有的无位置传感器驱动方法都会受到换相误差的影响，无位置传感器无刷直流电机主要误差源有模/数转换器(Analog to Digital Converter, ADC)的量化误差、脉冲宽度调制技术(Pulse Width Modulation Converter, PWM)死区时间、低通滤波器造成的延迟。

在方波驱动控制方式下，换相时二极管续流不可避免，续流造成端电压波形畸变，使端电压过零点位置发生改变，会产生超前的换相误差。而这些误差都会反映在换相瞬间，造成无位置传感器无刷直流电机换相不准确，如果换相误差过大，甚至会造成失步的现象，影响电机的正常运行，为此国内外诸多学者对其进行了广泛而深入的研究。

现在换相误差补偿方法可以分为两类：第一类是特定的误差源进行补偿，比如电枢绕组电压降和低通滤波器的换相误差的补偿，但是系统中还存在其他因素造成换相误差;第二类是通过电流或电压现象来检测换相误差，这类方法的中心思想是检测被偏移的换相点而影响到电压和电流信号，经运算得到换相点的偏移角度，通常需要更高的ADC采样频率和更大的计算量，但是经补偿后的换相位置更接近最佳换相位置。

有学者提出了重载条件下无位置传感器无刷直流电机驱动换相续流对于换相点的影响，并提出一种线下检测及超前误差补偿的方法。但是这种方法得出的换相误差角度函数与续流角度有关，需要在线下测得电流续流角度，不能实时校正系统误差。