电机控制中的霍尔传感器采样原理

电机控制中的霍尔传感器采样原理

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/tiange1996/article/details/136286420

电机控制中，基于霍尔传感器的位置检测方法是实现精确换相的关键技术之一。为了确保电机获得最大的转矩并减少转矩波动，准确检测转子位置至关重要。

位置传感器在电机中的主要作用是检测转子磁极位置，并为控制提供正确的换相信息。其工作原理如下：

1. 位置传感器将转子磁极的位置信号转换成电信号后送入控制器中。
2. 控制器根据接收到的电信号控制定子绕组换相，使电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按一定次序变化，通过气隙形成步进式旋转磁场，驱动永磁转子连续不断地旋转。

霍尔传感器是一种磁敏式传感器，具有体积小、成本较低的特点。在电机控制中，通常直接在电机的定子上安装三个开关型霍尔传感器来检测转子位置，传感器之间的安装角度通常为60°或120°。

霍尔效应原理

霍尔效应是指磁场会对位于其中的带电导体内运动的电荷载流子施加一个垂直于其运动方向的力，该力会使得正负电荷分别积聚到导体的两侧。电荷在导体两侧的积累会平衡磁场的影响，在导体两侧建立稳定的电势差。产生这一电势差的过程就叫做霍尔效应。

霍尔传感器就是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，它可以有效地反映通过霍尔元件的磁场密度。

当转子的磁极掠过霍尔元件时，根据转子当前的极性，霍尔元件会输出对应逻辑电平0或1。通过监测三个霍尔元件产生的电平，可以判断当前转子的位置，进而决定电机换相的顺序。

在一个电周期内，三相霍尔传感器所产生的开关状态是不重复的，每一个开关状态所占的电角度相等。以120°安装的霍尔传感器为例，3个霍尔传感器的输出信号相位互差120°，每转过60°电角度，其中一个霍尔传感器状态就会改变。在一个电周期内，3个霍尔信号的组合有6种状态，正好对应于“六步换相”过程。

确定好转子位置后，根据转子位置进行换相控制。下图形象地表示出了六个换相点的位置。

具体的转子位置与霍尔码值、导通绕组及合成磁场方向的关系如下表所示。

电机驱动电路和控制器组成的系统如下图所示。