[實用新型]一種高速無刷直流電機控制裝置

有效

• 申請號: 201520571518.0
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN204967678U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 儲祝君;董曉;朱小夢;余榮偉;王凱;王鵬;陳浩;陳琦煒
• 申請（專利權）人: 浙江先芯科技有限公司
• 主分類號: H02P6/06
• 分類號: H02P6/06
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王江成;楊燕霞

技術領域

本實用新型涉及一種電機，尤其涉及一種高速無刷直流電機控制裝置。

背景技術

目前三相無刷直流電機控制器中，常用帶霍爾位置反饋的控制方案，確定好定子和霍爾傳感器相對位置角度，在定子中安裝三個霍爾傳感器。控制器一般包括微控制器、MOS驅動電路、6個MOS管構成的驅動橋和RC濾波電路，微控制器、MOS驅動電路及MOS管驅動橋依次相連，MOS管驅動橋的三個輸出端分別和無刷直流電機的三個定子線圈相連，安裝在定子中的三個霍爾傳感器的輸出端經RC濾波電路和微控制器的輸入端相連。當轉子磁極經過霍爾傳感器附近時，霍爾傳感器便會發出高(低)電平信號，微控制器通過輸入IO口讀取經RC濾波電路處理后的這三個霍爾傳感器的信號組合，對當前轉子的位置進行判斷，得出定子線圈下一個正確的通電順序，然后微控制器輸出對應的PWM信號給MOS驅動電路，再經MOS管驅動橋處理，輸出控制信號使定子線圈相應的繞組通電，從而使轉子持續平穩運轉。

傳統的控制方案是一個先檢測后判斷的過程，不可避免地會造成輸出滯后。同時由于霍爾元件本身存在磁性檢測和信號輸出的滯后性，而且為了消除電路外部干擾或內部雜波信號，在霍爾電平轉換電路中需要加入濾波電容，電容的存在也會導致霍爾信號輸出的滯后，雖然可以減小電容，改善滯后，但會導致霍爾信號干擾無法消除，這是不可取的。另外，在正轉時，通過修正霍爾傳感器相對定子的安裝角度也能改善相位滯后的問題，但如果電機反轉的話則滯后更加嚴重，故這種修正方法不能同時兼顧電機的正、反轉狀態。所以由于滯后效應的存在，導致帶霍爾控制的無刷直流電機反電動勢相位滯后，輸出效率降低，限制高速運行。

總體來說，傳統的無刷直流電機控制器存在如下弊端：需連接RC濾波電路，造成信號的傳遞滯后，使控制器無法實時跟蹤最新的控制狀態，造成控制效率降低，無法上高速；外圍電路復雜，需要復雜的功率管驅動電路，對整體電路的一致性和控制性能帶來影響；使用的元器件比較多，造成批量生產不良率不夠低，成本也較高。

發明內容

本實用新型主要解決原有帶霍爾控制的無刷直流電機控制器，有RC濾波電路，造成電機反電動勢相位滯后，輸出效率降低，限制高速運行的技術問題；提供一種高速無刷直流電機控制裝置，其省去了RC濾波電路，減少反饋延遲和控制延遲，并能兼顧電機的正反轉，控制電機高速運行。

本實用新型同時解決原有帶霍爾控制的無刷直流電機控制器，既有RC濾波電路又有MOS驅動電路，外圍電路復雜，使用的元器件比較多，影響整體電路的一致性和控制性能，造成批量生產不良率不夠低，成本也較高的技術問題；提供一種高速無刷直流電機控制裝置，其既不需要RC濾波電路也不需要MOS驅動電路，簡化了電路，外部元器件大大減少，提高穩定性和生產良率，也降低成本。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：本實用新型包括MCU微控制器單元、MOS管三相橋單元和設于無刷直流電機定子中的三個霍爾傳感器，MCU微控制器單元的輸出端和所述的MOS管三相橋單元的輸入端相連，MOS管三相橋單元的輸出端分別和無刷直流電機的定子線圈的輸入端相連，所述的三個霍爾傳感器的輸出端分別和所述的MCU微控制器單元的輸入端相連。霍爾傳感器實時檢測無刷直流電機的轉子的位置并輸送給MCU微控制器單元，MCU微控制器單元讀取當前霍爾值，進行分析和處理，對霍爾反饋信號進行濾波，再輸出功率控制信號給MOS管三相橋單元，由MOS管三相橋單元控制無刷直流電機的定子線圈的通電順序，控制無刷直流電機的運行。在對霍爾干擾更強的環境中，不需要更改硬件電路即可改變濾波系數，保證霍爾信號正確無誤。本技術方案省去了RC濾波電路，減少了反饋延遲和控制延遲，并能兼顧電機的正反轉，從而控制電機高速運行。同時也省去了原有的MOS驅動電路，簡化電路，外部元器件大大減少，提高穩定性和生產良率，也降低成本。

作為優選，所述的MCU微控制器單元包括內置有MOS驅動電路的單片機U，單片機U有PWM0腳、PWM1腳、PWM2腳、PWM3腳、PWM4腳及PWM5腳六個輸出端，所述的MOS管三相橋單元有六個MOS管，單片機U的PWM0腳、PWM1腳、PWM2腳、PWM3腳、PWM4腳及PWM5腳分別和六個MOS管的基極相連。單片機U的六個功率控制輸出端控制六個MOS管的導通或截止，從而控制無刷直流電機的定子線圈的通電順序。電路簡單，提高可靠性，也降低成本。