[發明專利]無刷直流電機驅動器

在審

• 申請號: 201711330650.2
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107947664A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 王海濤;梁文勇;王樂希;劉輝;嚴碧武;馮智慧
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 張惠玲

技術領域

本發明屬于無刷直流驅動技術領域，具體涉及一種無刷直流電機驅動器。

背景技術

現有的無刷直流電機驅動器的無刷直流控制通常采用方波控制方式，通過機械傳感器獲取轉子的位置，在特定的位置進行強制換相，從而造成換相過程不平穩、轉矩脈動大、噪聲分貝高等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無刷直流電機驅動器，該無刷直流電機驅動器的換相過程平穩，噪聲小，以及轉矩脈動小。

本發明所采用的技術方案是：

一種無刷直流電機驅動器，其包括DSP芯片，所述DSP芯片分別與位置估算電路、空間矢量脈寬調制器、差分電流采樣電路、電壓采集放大電路連接，所述空間矢量脈寬調制器、驅動芯片、橋式電路依次連接，所述位置估算電路、橋式電路、差分電流采樣電路、電壓采樣放大電路與電機連接；

所述橋式電路為三相半橋電路，由6個場效應管組成，每兩個為一個半橋，每個半橋的中點與電機的一相連接；

在DSP芯片內進行空間矢量脈寬調制，將方波信號轉換為正弦波信號進行輸出；經過空間矢量脈寬調制輸出的PWM信號通過所述驅動芯片作用于所述三相半橋電路，并最終作為所述6個場效應管的開關信號，從而使得輸出的電流為正弦波電流。

所述空間矢量脈寬調制(SVPWM)為電機控制電壓調節的手段，通過該方式生成6路PWM波用于所述三相半橋電路的6個MOS管的開關信號，從而將方波控制電壓轉換為正弦波控制電壓，實現電機的正弦波控制。

按上述方案，所述差分電流采樣放大電路包括運算放大器U1，運算放大器U1的正輸入端通過電阻R8與電壓采集放大電路的IL_A連接，運算放大器U1的正輸入端通過電阻R10與VCC_REF連接，運算放大器U1的負輸入端通過電阻R9與電壓采集放大電路的IH_A連接，運算放大器U1的負輸入端通過電阻R11與運算放大器U1的輸出端連接，運算放大器U1的輸出端通過電阻R12與dsp芯片的IFB_A管腳連接，作為電壓采集的輸入端；運算放大器U1的信號漂移端通過電容C5與dsp芯片的IFB_A管腳連接，運算放大器U1的信號漂移端接地；運算放大器U1的電源端通過電容C4接地，運算放大器U1的電源端接VDD電源。

按上述方案，所述電壓采樣放大電路包括運算放大器U2，運算放大器U2的電源端接VDD電源，運算放大器U2的電源端通過電容C7接地；電容C7的一端接地，另一端接VDD，起濾波作用；運算放大器U2的正輸入端通過電阻R14與運算放大器U2的電源端連接；運算放大器U2的正輸入端通過電阻R13接地；運算放大器U2的正輸入端通過電容C6接地；運算放大器U2的負輸入端分別與VCC_REF、測試端TP0連接，運算放大器U2的信號漂移端接地,運算放大器U2的信號漂移端通過電容C8與VCC_REF連接，運算放大器U2的輸出端通過電阻R15與VCC_REF連接。

按上述方案，所述位置估算電路包括霍爾傳感器，霍爾傳感器用于估算轉子的位置，其輸出端HALL_A通過電阻R18與DSP芯片的ICO端連接，其輸出端HALL_A還通過電阻R17與VDD連接，DSP芯片的ICO端通過電容C9接地，電容C9用于過濾不必要的交流信號。

按上述方案，所述驅動芯片的OUTH_A管腳通過電阻R1與半橋的第一個場效應管的柵極連接，第一個場效應管的漏極與電機的供電電壓PVDD的正極相連，第一個場效應管的漏極通過電容C2接地；驅動芯片的OUTL_A管腳通過電阻R2與半橋的第二個場效應管的柵極連接，第二個場效應管的源極與通過電阻R5接地，第二個場效應管的源極、電阻R3、電容C1、電阻R4依次連接后接地，電容C1的兩端分別與差分電流采樣電路的IH_A端、差分電流采樣電路的IL_A端連接；第二個場效應管的漏極與第一個場效應管的源極連接；第一個場效應管的源極與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與電機連接；電阻R6的另一端與電阻R7連接后接地，電阻R6的另一端與電容C3連接后接地，電機與測試端TP0連接。

按照上述方案，所述的空間矢量脈寬調制可以將方波的控制電壓轉換為正弦波的控制電壓，該控制算法的實現在DSP的內部完成，具體的實現步驟如下：

步驟1：電壓矢量建模

定義U_A(t)、U_B(t)、U_C(t)為A/B/C相電壓，θ₀為相電壓矢量A的空間位置，U_m為相電壓有效值無刷直流電機的三相電壓之間的相位差互為120°，因此三相電壓和相電壓有效值的關系為。