[實(shí)用新型]無傳感器無刷直流電機(jī)零啟動(dòng)的純硬件分立裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720106180.7
• 申請(qǐng)日: 2007-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN201051732Y
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘雙夏;林瀟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/18
• 分類號(hào): H02P6/18;H02P7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及用于無刷直流電機(jī)無傳感器控制領(lǐng)域，尤其是涉及電動(dòng)自行車行業(yè)300w/500w無刷直流電機(jī)無傳感器控制。

背景技術(shù)

無刷直流電機(jī)利用電子開關(guān)裝置取代了傳統(tǒng)有刷電機(jī)的機(jī)械換向，避免了炭刷機(jī)械換向帶來的換向火花、噪聲，具備良好的調(diào)速特性、動(dòng)態(tài)性能并且體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高，應(yīng)用越來越廣泛。

通常直流無刷電機(jī)在電機(jī)內(nèi)部安裝霍爾傳感器或其他類型的位置傳感器來獲取轉(zhuǎn)子位置信息，以此來確定電子開關(guān)的換向點(diǎn)。位置傳感器的引入能使得無刷電機(jī)換向精準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)扭矩大、無抖動(dòng)、零啟動(dòng)等一系列優(yōu)良特性，但同時(shí)也帶入了諸多的缺陷，譬如：1、增加了電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，使得維護(hù)和制造成本上升，90％的電機(jī)故障都是由于位置傳感器的損壞造成的；2、電機(jī)軸引出線由3根電機(jī)線，外加3根位置信號(hào)線以及電源線、地線共8根線所組成，額外增加了5根引出線，使軸的內(nèi)徑增大，因而降低了電機(jī)軸的可靠性以及引線間的抗干擾性；3、在某些對(duì)電機(jī)體積要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，位置傳感器因不符合整機(jī)要求而無法安裝。

基于如上所述原因，近年來國(guó)內(nèi)外開展對(duì)無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制策略的研究，無位置傳感器直流無刷電機(jī)的控制思想主要體現(xiàn)在：摒棄位置傳感器，利用電機(jī)的物理特性來獲取換向信號(hào)。主要有反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)方法、反電動(dòng)勢(shì)三次諧波積分檢測(cè)法、續(xù)流二極管檢測(cè)法、磁鏈估計(jì)法、擴(kuò)展卡爾曼濾波法等。現(xiàn)有的無傳感無刷直流控制策略存在以下幾方面的缺點(diǎn)：1、零啟動(dòng)性能差，失步現(xiàn)象、回退現(xiàn)象、堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁，初始轉(zhuǎn)子定位啟動(dòng)力矩不夠大；2、采用DSP芯片處理高頻注入信號(hào)檢測(cè)轉(zhuǎn)子空間位置，運(yùn)算負(fù)荷重、可靠性穩(wěn)定性有待提高；3、與原無刷直流電機(jī)硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)不可兼容，采用無傳感器無刷直流電機(jī)控制策略將給原生產(chǎn)流程、作業(yè)方法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來巨大的變更，升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)性過高、成本控制較難。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種無傳感器無刷直流電機(jī)零啟動(dòng)的純硬件分立裝置，它是基于反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)原理，在保持原無刷直流電機(jī)控制器軟硬件系統(tǒng)完整性的前提下，實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)無傳感器控制，并將無傳感控制模塊化、分立化，自由切換無刷直流電機(jī)有/無傳感控制模式。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

包括無刷直流電機(jī)、無刷直流電機(jī)控制器、反饋補(bǔ)償電路、穩(wěn)壓電源電路、濾波延遲電路和過零點(diǎn)檢測(cè)電路；無刷直流電機(jī)與濾波延遲電路連接；穩(wěn)壓電源電路分別與反饋補(bǔ)償電路、濾波延遲電路和過零點(diǎn)檢測(cè)電路連接；反饋補(bǔ)償電路分別與濾波延遲電路和過零點(diǎn)檢測(cè)電路連接；濾波延遲電路經(jīng)過零點(diǎn)檢測(cè)電路與無刷直流電機(jī)控制器連接；無刷直流電機(jī)控制器與無刷直流電機(jī)連接。

所述的無刷直流電機(jī)的三相電機(jī)線分別與濾波延遲電路的接口A1、A2、A3連接。

所述的反饋補(bǔ)償電路的集成芯片U2端口13、14、1分別與濾波延遲電路的電阻R30、R31、R32連接；反饋補(bǔ)償電路的電阻R33經(jīng)RC回路電阻R25、電容C13與過零點(diǎn)檢測(cè)電路的二極管D2、D4、D6連接。

所述的濾波延遲電路的電阻R13、R17、R18分別與過零點(diǎn)檢測(cè)電路的電阻R19、R20、R21連接。

所述的過零點(diǎn)檢測(cè)電路的接口A6、A5、A4與無刷直流控制器的霍爾接口連接。

所述的反饋補(bǔ)償電路、穩(wěn)壓電源電路、濾波延遲電路、過零點(diǎn)檢測(cè)電路構(gòu)成實(shí)現(xiàn)無傳感器無刷直流電機(jī)零啟動(dòng)的純硬件分立模塊，其與無刷直流電機(jī)控制器是相分離的。

基于反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)原理，硬件時(shí)延90度，反饋補(bǔ)償電路、過零點(diǎn)檢測(cè)電路采用集成芯片LM339。

本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比具有的有益效果是：

1、采用分立模塊化設(shè)計(jì)方法，與原系統(tǒng)友好兼容，能在實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)無傳感控制策略的基礎(chǔ)上保持系統(tǒng)的可繼承性，并增加了無刷直流電機(jī)有/無傳感控制策略的模式切換功能，最大程度地確保了生產(chǎn)流程的穩(wěn)定性以及規(guī)避了企業(yè)二次研發(fā)生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。

2、采用純硬件電路設(shè)計(jì)，無需外加DSP做運(yùn)算處理，系統(tǒng)外加成本極低，純硬件處理速度極快，穩(wěn)定性可靠性高。

3、采用反電動(dòng)勢(shì)過零檢測(cè)原理，利用硬件時(shí)延90度確定電機(jī)的換相點(diǎn)，零啟動(dòng)具有大扭矩、無抖動(dòng)、平滑、提速快的特性，可以完全取代霍爾傳感器。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的邏輯示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電路連接圖。

圖中：1、無刷直流電機(jī)，2、無刷直流電機(jī)控制器，3、反饋補(bǔ)償電路，4、穩(wěn)壓電源電路，5、濾波延遲電路，6、過零點(diǎn)檢測(cè)電路。

具體實(shí)施方式