6.线性霍尔检测转子位置

不同于简单的6步法控制，FOC控制要求有连续的转子位置反馈才能达到好的控制效果。相比较于光电编码器、旋转变压器、磁编码器对于同轴的安装要求，以及成本压力。线性霍尔成本低，体积小，位置获取简单，无需和转子同轴安装，高速下能够兼顾成本和性能。本文主要介绍线性霍尔在FOC电机控制里可以扮演的角色。1.让电机转动起来——永磁同步电机控制3.无感FOC之滑模观测器——永磁同步电机控制2.有感FOC——永磁同步电机控制4.无感FOC之高频注入法——永磁同步电机控制5.电机参数测量——永磁同步电机控制

线性霍尔和霍尔IC是不同的。简单的霍尔IC内部是存在比较器，因此输出的波形是高低电压波形，高电平指示N极（或S极），低电平指示S极（或N极）。3个霍尔IC的输出是高低电平。然而线性霍尔的输出是连续的。笔者用的线性霍尔是TI公司的DRV505X系列。

想要快速的得到转子位置，常用的做法是在静止坐标系上放置2个线性霍尔以A相绕组轴线作为转子的起始位置，因此其中一个霍尔元件( 霍尔 α) 安装位置需要与 A 相轴线重合，输出的两路正交信号 uα、uβ即为转子位置的正弦和余弦函数值。通过反正切运算可得到转子的位置为为提高位置估算精度，在仿真与实验中通常选用锁相环代替反正切运算获取转子位置。 这里的锁相环利用三角函数两角和公式，PI控制锁出转子位置。

线性霍尔有简单，便宜的优点，随之而来的是精度的困扰。IC的一致性不够，霍尔安装的位置与A相不对齐，都会带来角度上的误差。想要提高精度，可以选择在算法里进行角度补偿，补偿的方式有很多种，最简单粗暴的是开环控制将电机转动一圈，并间隔步长记录指令角度和测出来的角度做差，最后通过线性插值的方式每一步进行补偿。笔者有尝试32个点对4对极电机进行补偿，做到的精度在正负2.5°之内，随着极对数变多，精度会变差。

无位置传感器算法复杂，导致系统的实时性不够，且难以实现电机的全速域运行。而高精度的光电编码器，磁编码器又有成本和安装限制。因此小体积，成本低的线性霍尔在FOC永磁同步电机控制中也是有它的生存之道的。