在電動汽車、家用電器、印刷機械等很多行業(yè)都可以看到直流無刷電機的應(yīng)用。 直流無刷電機運轉(zhuǎn)時，決定霍爾記錄轉(zhuǎn)子的位置，通過向控制芯片發(fā)送信號來控制直流無刷電機的動作狀態(tài)。
霍爾在這里的作用是記錄直流無刷電機轉(zhuǎn)子的位置，從而控制換相功率。 在三相直流無刷電機中，3個霍爾傳感器可以記錄6個相位的位置。
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，無刷直流電機得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在電動車輛、家用電器、紡織機械等領(lǐng)域都可以看到無刷直流電機的身影。 使無刷直流電機動作時，需要根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置切換動作狀態(tài)。 霍爾傳感器常用于檢測無刷直流電動機的換相位置，而對于三相無刷直流電動機，三個霍爾傳感器可以檢測到六個換相位置。 常見的霍爾傳感器安裝方法有120 安裝和60安裝兩種，兩種方法均可輸出6個不同的霍爾信號，分別對應(yīng)6個不同的區(qū)域。 無刷直流電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到某一區(qū)域時，對應(yīng)的繞組通電，電機正常工作，如果霍爾信號與繞組的關(guān)系有誤，則無法正常工作，有時會對電機和功率器件造成損傷。 因此，確定霍爾信號與定子繞組的關(guān)系對無刷直流電動機非常重要。
一些文獻(xiàn)對如何確定霍爾信號與定子繞組的關(guān)系進(jìn)行了研究，提出了幾種檢測方法。 提出了一種區(qū)分無刷直流電機定子繞組、霍爾傳感器端子的方法，該方法適用于霍爾傳感器輸出為模擬量的情況，無刷直流電機霍爾傳感器多輸出數(shù)字量。 根據(jù)線反電位與反相信號的關(guān)系判斷反相信號與繞組的關(guān)系，利用DSP捕捉線反電位過零點，利用示波器采集線反電位波形。 要獲得線反向電位，這兩種方法都需要利用外力使電機旋轉(zhuǎn)。 需要將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)至特定位置，根據(jù)繞組的通電情況來判斷，不方便實現(xiàn)。 提出了一種無刷直流電機相序故障自恢復(fù)方法，該方法需要提前知道霍爾信號的安裝方式，即120安裝還是60安裝。
采用三開方式將電機轉(zhuǎn)子依次轉(zhuǎn)至6個位置，并記錄相應(yīng)的霍爾信號，判斷繞組與霍爾信號的關(guān)系。 該方法無需提前知道霍爾傳感器是安裝120還是安裝60，無需外力帶動電機轉(zhuǎn)動，安全可靠、簡單，廣泛應(yīng)用于帶霍爾傳感器的無刷直流電機應(yīng)用場合，如電動自行車、紡織機械等
1、直流無刷電機原理
三相無刷直流電機始終以2、2導(dǎo)通方式操作，2、2導(dǎo)通是指在任意時刻逆變器只有兩根開關(guān)管開通。 無刷直流電機需要根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置切換動作狀態(tài)。 也就是說，換相點是無刷直流電機正常動作所必不可少的信息。 圖1是三相無刷直流電動機換相點的示意圖。 為了便于理解，特別顯示了相反電位及相電流波形。 圖中的ea、eb、ec表示三相逆電位，從圖中可以看出，在三相無刷直流電機中，每個循環(huán)有6個不同的換相點，也就是說，每個循環(huán)電機旋轉(zhuǎn)6周。
霍爾傳感器常用于檢測無刷直流電機的換相點。 三相無刷直流電動機需要三個霍爾傳感器
測量6個不同的位置，霍爾傳感器的安裝有120安裝和60安裝兩種方式，120安裝指的是3個霍爾傳感器
設(shè)備互差120，60安裝指3個霍爾傳感器互差60，2種安裝方法支持霍爾傳感器
的輸出信號如圖2所示。 圖2中霍爾信號跳躍的位置是換相點。 兩種安裝方式的最大差異在于，60 安裝時輸出“000”和“111”的信號，而120安裝時不輸出這兩種信號。 由此可以判斷霍爾傳感器的安裝方式。
無論如何，輸出的霍爾信號在每個電循環(huán)中分為6個區(qū)域，當(dāng)轉(zhuǎn)子移動到某個區(qū)域時，特定的繞組通電，無刷直流電機正常工作。 如果霍爾信號和繞組的關(guān)系不正確，電機可能無法動作，電機和變頻器可能會損壞。 介紹一種無刷直流電機霍爾信號與繞組關(guān)系的自學(xué)習(xí)方法。
三相直流無刷電動機轉(zhuǎn)矩可以通過以下公式計算；
T=eaia ebib ecic式中，ea、eb、ec為三相相反電位； ia、ib、ic是三相相電流； 為電機角速度。 空載時，如果在電機繞組中通入一定的電流，電機轉(zhuǎn)子會旋轉(zhuǎn)到某個位置并停止。 此時，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為零。 圖3中，I~VI表示霍爾傳感器將電氣周期分為6個區(qū)域。 兩導(dǎo)通時，通電的兩相繞組的電流大小相等，相反，電機轉(zhuǎn)矩為零的點分布在各區(qū)域的邊界上。 三三三接通時，三相繞組全部通電，設(shè)電流最大相電流為I，則其他兩相的電流為-I/2，此時電機轉(zhuǎn)矩為零的點如圖3所示分布在各區(qū)域的中間位置。 通過以上分析可知，采用3，3導(dǎo)通的方法比采用2，2，3導(dǎo)通的方法更為合理。
在某個特定區(qū)域，正常動作時需要通電的直流無刷電動機的繞組是恒定的。 如圖3的區(qū)域所示，兩導(dǎo)通時需要對a相和b相的繞組通電。 為了產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩，需要在a相繞組中流過正電流，在b相繞組中流過負(fù)電流。 標(biāo)記為“A B-”，為了產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩，表示為“B A-”，對除此以外的區(qū)域的直流無刷電機的繞組通電的情況如表1所示。 如果電機采用三三導(dǎo)通方式工作，可以很容易地從相反電位導(dǎo)出繞組的通電情況，在此不再贅述。