[發(fā)明專利]無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置及換相方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310744926.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN103715953A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李強(qiáng);王瑞霞;蔡小玲;楊偉;徐斌;馮承超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/16
• 分類號(hào): H02P6/16
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)領(lǐng)域，特別是一種無刷直流電機(jī)（BLDC）轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置及換相方法。

背景技術(shù)

無刷直流電機(jī)的反電勢(shì)為梯形波，供電電流為方波，控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的要求不高，只需獲得若干個(gè)離散的轉(zhuǎn)子關(guān)鍵位置信號(hào)。無刷直流電動(dòng)機(jī)既具有交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好的特點(diǎn)，加上成本較低，應(yīng)用越來越廣泛。

對(duì)無刷直流電機(jī)主要存在兩種控制方式：有位置傳感器控制和無位置傳感器技術(shù)控制。有位置傳感器控制方法和控制電路都比較簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)成本低，得到了廣泛的應(yīng)用。但位置傳感器的存在，使電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，系統(tǒng)的可靠性變差，無法在一些惡劣的工況下運(yùn)行，在一定程度上限制了無刷直流電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步推廣和使用。

使用無位置傳感器技術(shù)控制無刷直流電動(dòng)機(jī)，可以避免轉(zhuǎn)子位置傳感器所帶來的各種弊端。早期的反電勢(shì)三次諧波法是一種與反電勢(shì)過零檢測(cè)法不同類別的方法，這是因?yàn)樵缙诘娜沃C波法通過對(duì)反電勢(shì)中的三次諧波積分來獲得電動(dòng)機(jī)換相信號(hào)。對(duì)波形信號(hào)積分，硬件線路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定可靠、成本較低的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種基于反電勢(shì)三次諧波的BLDC轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，包括依次連接的Y型連接三相對(duì)稱電阻網(wǎng)絡(luò)、電壓分壓電路、帶通濾波電路、過零比較電路和光耦隔離電路，Y型連接三相對(duì)稱電阻網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸入的電機(jī)三相端電壓信號(hào)進(jìn)行疊加，獲得模擬中性點(diǎn)電壓，該電壓經(jīng)電壓分壓電路分壓后，傳輸給帶通濾波電路，帶通濾波電路消除模擬中性點(diǎn)電壓信號(hào)中的高頻分量、低頻分量和直流分量，只保留反電勢(shì)三次諧波信息，帶通濾波電路將反電勢(shì)信息傳輸給過零比較電路；過零比較電路將該信息與接地點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，獲得反電勢(shì)過零信號(hào)，并將該信號(hào)傳輸給光耦隔離電路；光耦隔離電路對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行隔離，并將信號(hào)輸出給外界的微處理器。

一種基于上述基于反電勢(shì)三次諧波的BLDC轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置的換相方法，包括以下步驟：

步驟1、微處理器捕捉光耦隔離電路輸出的過零信號(hào)，與上次捕捉時(shí)間相減做差，得到兩個(gè)過零點(diǎn)的間隔時(shí)間Ti，得到間隔時(shí)間Ti后根據(jù)上次換相時(shí)間Tc判斷間隔時(shí)間Ti是否在[0.5Tc,1.5Tc]內(nèi)，如果在，就用新的到的間隔時(shí)間Ti代替換相時(shí)間Tc，如果Ti不在上述范圍內(nèi)，將這個(gè)新的間隔時(shí)間Ti值舍去，換相時(shí)間沿用上次的換相時(shí)間Tc值，不進(jìn)行更新；

步驟2、得到換相時(shí)間Tc后，再根據(jù)上次開關(guān)管換相動(dòng)作時(shí)間Ta，得到下次的換相時(shí)刻Ta+Tc，微處理器在換相時(shí)刻控制開關(guān)管進(jìn)行換相操作。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，其顯著的優(yōu)點(diǎn)為：（1）在獲取模擬中性點(diǎn)電壓時(shí)，將三相端電壓直接經(jīng)過三個(gè)等值電阻簡(jiǎn)單相加，省去了通常的濾波環(huán)節(jié)，只在之后的帶通濾波電路中濾波，簡(jiǎn)化了模擬中性點(diǎn)電壓的獲取。（2）在獲取三次諧波過零信號(hào)時(shí)，將反電勢(shì)三次諧波與參考電平比較，即將三次諧波法視為反電勢(shì)過零檢測(cè)法的一種類型，而不是通過對(duì)反電勢(shì)中的三次諧波積分來獲得電動(dòng)機(jī)換相信號(hào)，簡(jiǎn)化了硬件電路和實(shí)現(xiàn)方式。（3）在對(duì)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)裝置進(jìn)行簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，檢測(cè)的是兩個(gè)過零信號(hào)間的時(shí)間間隔，根據(jù)前一次開關(guān)管換相時(shí)刻計(jì)算轉(zhuǎn)子位置，這時(shí)可以不考慮不同速度下的濾波相位偏移，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的換相操作，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行和調(diào)速。（4）本發(fā)明提出了一種轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法，可使無刷直流電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

附圖說明

圖1基于本發(fā)明檢測(cè)裝置的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法的流程圖。

圖2是RC帶通濾波電路。

圖3是無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置電路圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖3，本發(fā)明的一種基于反電勢(shì)三次諧波的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，包括依次連接的Y型連接三相對(duì)稱電阻網(wǎng)絡(luò)1、電壓分壓電路2、帶通濾波電路3、過零比較電路4和光耦隔離電路5，Y型連接三相對(duì)稱電阻網(wǎng)絡(luò)1對(duì)輸入的電機(jī)三相端電壓信號(hào)進(jìn)行疊加，獲得模擬中性點(diǎn)電壓，該電壓經(jīng)電壓分壓電路2分壓后，傳輸給帶通濾波電路3，帶通濾波電路3消除模擬中性點(diǎn)電壓信號(hào)中的高頻分量、低頻分量和直流分量，只保留反電勢(shì)三次諧波信息，帶通濾波電路3將反電勢(shì)信息傳輸給過零比較電路4；過零比較電路4將該信息與接地點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，獲得反電勢(shì)過零信號(hào)，并將該信號(hào)傳輸給光耦隔離電路5；光耦隔離電路5對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行隔離，并將信號(hào)輸出給外界的微處理器。