[發明專利]無刷直流電機位置檢測系統

無效

• 申請號: 201210467278.0
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102916635A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李翠;王淳
• 申請（專利權）人: 沈陽洪達信息科技有限公司
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無刷直流電機控制技術領域，特別涉及一種無刷直流電機轉子位置檢測系統。?

背景技術

永磁無刷直流電動機以其結構簡單、運行可靠、效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優點，使其在計算機外圍設備、辦公自動化設備、家電、汽車、醫療設備等領域具有廣闊的應用前景。隨著工業控制對系統的精度、響應速度以及穩定性能等要求的提高，使得設計結構簡單、穩定性好和可靠性高的電機轉子位置檢測系統在電機控制中變得十分重要。?

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種無刷直流電機轉子位置檢測系統。?

本發明的技術方案是這樣實現的：無刷直流電機轉子位置檢測系統由微處理器、無刷直流電機、霍爾傳感器及信號采集電路組成，微處理器和信號采集電路相連接，信號采集電路的輸入和霍爾傳感器連接、輸出和微處理器相連接，霍爾傳感器固定在無刷直流電機轉子上。當系統上電時，霍爾元件根據轉子的位置變化輸出高低電平，信號采集電路采集霍爾傳感器信號經過信號調理后給微處理器，微處理器根據高低電平信號判斷電機轉子位置，調用內部程序輸出正確的驅動信號，使電機開始動作。隨之電機轉角的變化，霍爾元件的輸出也發生變化，主控芯片根據霍爾元件的高低電平來確定IGBT的導通順序，使電機持續運動。?

本發明的優點：該無刷直流電機轉子位置檢測系統結構簡單、穩定性好和可靠性高。?

附圖說明

圖1為本發明系統框圖；?

圖2為本發明信號采集電路圖；

圖3為本發明霍爾傳感器輸出特性；

圖4為本發明專利軟件流程圖。

具體實施方式

本發明的詳細結構結合實施例加以說明。?

該發明系統框圖如圖1所示，微控制器選取型號TMS320F2407A、光耦選擇TLP521，霍爾傳感器選擇SS41F。?

該無刷直流電機轉子位置檢測系統由微處理器TMS320F2407A、無刷直流電機、霍爾傳感器SS41F及信號采集電路組成，信號采集電路的輸入端口和霍爾傳感器輸出端連接、輸出和微處理器的CAPl～CAP3端口相連接，霍爾傳感器固定在無刷直流電機轉子上。當系統上電時，霍爾元件根據轉子的位置變化輸出高低電平，信號采集電路采集霍爾傳感器信號經過信號調理后給微處理器，微處理器根據高低電平信號判斷電機轉子位置，調用內部程序輸出正確的驅動信號，使電機開始動作。隨之電機轉角的變化，霍爾元件的輸出也發生變化，主控芯片根據霍爾元件的高低電平來確定IGBT的導通順序，使電機持續運動。?

由三相無刷直流電機的控制原理可知，為了保證得到恒定的最大轉矩，就必須要不斷地對其進行換相，掌握好恰當地換相時間，可以減小轉矩的波動。控制器的位置信號采樣是通過電機本身自帶的霍爾傳感器來檢測的，由于霍爾傳感器是集電極開路輸出，其輸出信號經過上拉電阻得出位置方波信號，再經過光耦隔離輸出到TMS320F2407A的EVA模塊的CAPl～CAP3進行位置信號的捕捉。因為DSP的I/O口輸入輸出都是3.3V，所以，輸入到CAPl～CAP3的電機霍爾位置傳感器信號也必須是3.3V。通過高速光電隔離器件TLP521(速度可達1Mbit/s)將三路5V霍爾信號轉化為3.3V信號，同時實現霍爾元件與TMS320F2407A之間的電氣隔離，電路如圖2所示?

但是只有換相時刻還不能正確換相，還需要知道應該換哪一相。通過將DSP的捕捉口CAPl～CAP3設置為I/O口，并檢測該口的電平狀態，就可以知道哪一個霍爾傳感器的什么沿觸發的捕捉中斷。將捕捉口的電平狀態稱為換相控制字，換相控制字與換相的對應關系見表1，在捕捉中斷處理子程序中，根據換相控制字查表得到換相信息，然后將比較方式控制器寄存器ACTRA設置成相對應的狀態，如表1就能夠實現電機的正確換相。

表1換相控制字與換相的對應關系?

在每個換相時刻都要對電機霍爾元件進行檢測，通過讀VirtualTimer變量的值來獲得兩次換相的時間間隔，由計算得到當前速度值。同時，檢測三個捕捉口電平，判斷轉子當前位置，查狀態表1獲得換相控制字，更新比較方式控制寄存器ACTRA為對應的狀態表中的值，系統輸出相應的PWM信號控制三相逆變橋中的功率管的導通和截止，實現電機的準確換相。程序流程圖如圖4所示，該程序的具體執行步驟如下所示：

1）開始；

2）捕獲口檢測到上升或下降沿跳變；

3）進行速度計算；

4）切換成GPTO模式檢測捕獲口電平；