[發(fā)明專(zhuān)利]一體化無(wú)位置傳感器驅(qū)動(dòng)電機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110273548.X
• 申請(qǐng)日: 2011-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102307033A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟凡民;徐殿國(guó);楊明;貴獻(xiàn)國(guó);曹何金生;王公旺;宋代奎;武文龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 威?？巳R特機(jī)電有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P6/08
• 分類(lèi)號(hào): H02P6/08;H02P6/18;H02K29/00;H02K3/28;H02K5/18;H02K1/22
• 代理公司: 威海科星專(zhuān)利事務(wù)所 37202
• 代理人: 于濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種一體化無(wú)位置傳感器驅(qū)動(dòng)電機(jī)。?

背景技術(shù)

目前，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（Brushless?DC?Motor，以下簡(jiǎn)稱(chēng)BLDC）憑借其高可靠性、高效率、調(diào)速方便、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)在國(guó)際上己得到較為充分的發(fā)展，在一些較為發(fā)達(dá)的國(guó)家里，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)將在未來(lái)幾年內(nèi)成為主導(dǎo)電動(dòng)機(jī)，并逐步取代其他類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)。?

BLDC驅(qū)動(dòng)控制方式分為有位置傳感器式和無(wú)位置傳感器式兩種。有位置傳感器的控制方式中，位置傳感器的存在會(huì)給流無(wú)刷電機(jī)的應(yīng)用帶來(lái)很多的缺陷與不便：首先，位置傳感器會(huì)增加電機(jī)的體積和成本；其次，連線眾多的位置傳感器會(huì)降低電機(jī)運(yùn)行的可靠性，即便是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的霍爾傳感器，也存在一定程度的磁不敏感區(qū)；再次，在某些惡劣工作環(huán)境中，如在密封的空調(diào)壓縮機(jī)中，由于制冷劑的強(qiáng)腐蝕性，常規(guī)的位置傳感器根本就無(wú)法使用。此外，傳感器的安裝精度還會(huì)影響電機(jī)的運(yùn)行性能，增加生產(chǎn)的工藝難度，特別是當(dāng)電機(jī)尺寸小到一定程度時(shí)，使用位置傳感器的弊病日漸明顯。?

在無(wú)位置傳感器方波控制中，最常用的是采用兩兩導(dǎo)通方式控制。但是這種控制方式存在電流過(guò)大造成續(xù)流過(guò)長(zhǎng)，進(jìn)而造成換向失敗的問(wèn)題，這也是影響無(wú)位置傳感器控制方式在大功率領(lǐng)域應(yīng)用的主要技術(shù)難點(diǎn)。?

傳統(tǒng)的無(wú)位置傳感器無(wú)刷直流電機(jī)的起動(dòng)方式為“三段式起動(dòng)”，屬于開(kāi)環(huán)起動(dòng)方式。它對(duì)起動(dòng)環(huán)境要求比較嚴(yán)格，而且會(huì)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，對(duì)起動(dòng)時(shí)負(fù)載變化適應(yīng)能力不強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)失敗的問(wèn)題，而且起動(dòng)電流比較大。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)新穎、成本低、體積小、安裝方便的一體化無(wú)位置傳感器驅(qū)動(dòng)電機(jī)。?

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：?

一種一體化無(wú)位置傳感器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，設(shè)有電機(jī)，電機(jī)是由定子、外轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸和端蓋組成，其特征在于電機(jī)內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器與端蓋固定連接，端蓋和電機(jī)的定子相連接，使之形成一個(gè)整體，以增加模塊的散熱能力，驅(qū)動(dòng)器是由功率板和控制板組成，功率板上設(shè)有主回路、進(jìn)線缺相檢測(cè)電路、母線電流檢測(cè)電路、欠壓和過(guò)壓檢測(cè)電路、反電勢(shì)檢測(cè)電路和開(kāi)關(guān)電源電路，控制板上設(shè)有DSP控制系統(tǒng)電路和通訊模塊電路，

其中：

主回路中設(shè)有進(jìn)線EMI濾波器、壓敏電阻保護(hù)、使用了X電容、Y電容和三相共模濾波器抑制差模和共模干擾，整流橋和逆變橋都集成在一個(gè)功率模塊內(nèi)，功率模塊采用芯片SEMIKRON集成度高，所占面積??；直流母線上具有LC結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率因素校正（PFC），

進(jìn)線缺相檢測(cè)電路是將送往功率模塊的三相電經(jīng)過(guò)由電阻、二極管和光耦組成的檢測(cè)電路處理后送往DSP芯片讀取，讀取缺相檢測(cè)電路的輸出數(shù)字信號(hào)LHP1和LHP2的占空比判斷是否缺相，具有進(jìn)線缺項(xiàng)報(bào)警，過(guò)載、過(guò)熱報(bào)警，過(guò)流和過(guò)壓報(bào)警，功率因數(shù)校正等功能，

母線電流檢測(cè)電路是通過(guò)母線上串聯(lián)一個(gè)很小的電流檢測(cè)電阻，通過(guò)線性光耦隔離放大電阻兩端的電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)一個(gè)調(diào)理電路把信號(hào)處理成控制芯片能夠接收的范圍，從而對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行反饋和監(jiān)視，

欠壓和過(guò)壓檢測(cè)電路是采用大電阻隔離的方法，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)放電路把母線電壓轉(zhuǎn)化為控制芯片輸入的模擬信號(hào)，實(shí)現(xiàn)欠壓和過(guò)壓檢測(cè)，此運(yùn)放的輸入為母線電壓，輸入電阻取很大，反饋電阻很小，從而使實(shí)際運(yùn)放管腳的輸入電壓并不是很大，流過(guò)的電流也很小，實(shí)現(xiàn)了隔離的效果同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電壓的檢測(cè)，

反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路是一低通濾波器，采用“端電壓法”實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器控制，通過(guò)對(duì)電機(jī)三相UVW的對(duì)地電壓的處理，經(jīng)DSP處理器生成轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，將端電壓分成反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)和電流續(xù)流干擾信號(hào)，電機(jī)三相電壓首先通過(guò)低通濾波器濾除高頻干擾信號(hào)和降壓，再通過(guò)一個(gè)電容去除直流部分，然后把處理過(guò)的信號(hào)和由三相構(gòu)造出來(lái)的虛擬中性點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，并對(duì)兩種信號(hào)進(jìn)行相位和幅值的計(jì)算，得到由電流續(xù)流造成的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的相位超前角度，經(jīng)過(guò)檢測(cè)電流、轉(zhuǎn)速、占空比、母線電壓和電機(jī)參數(shù)確定出電流續(xù)流影響的偏移角度進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的信號(hào)，使換相時(shí)刻接近最佳換相時(shí)刻，確保換向的正確進(jìn)行，大大拓展了無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器的應(yīng)用范圍，

開(kāi)關(guān)電源電路采用反激式變換器，輸入為母線電壓，輸出3路隔離的直流電壓，分別用于DSP控制系統(tǒng)電路和通訊模塊電路，

DSP控制系統(tǒng)電路的控制核心芯片為DSP，具有6路模擬信號(hào)輸入，3對(duì)PWM輸出，