[發明專利]一種無刷直流電機的過零點檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201911424960.X
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN113131809B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張筑亞;賓宏;孫小麗
• 申請（專利權）人: 廣東美的白色家電技術創新中心有限公司;廣東威靈電機制造有限公司;美的集團股份有限公司
• 主分類號: H02P6/182
• 分類號: H02P6/182
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達

本申請公開了一種無刷直流電機的過零點檢測裝置及方法，所述裝置包括：輸出三相橋，連接無刷直流電機的三相輸入端；反電勢檢測電路，連接在無刷直流電機的三相輸入端和微控制器之間；微控制器，連接所述輸出三相橋，以及所述反電勢檢測電路，所述微控制器接收反電勢檢測電路檢測的反電勢信號，通過設置屏蔽時間以屏蔽在輸出三相橋的MOSFET開通或關斷時間點之后的產生毛刺抖動的所述反電勢信號，并采樣剩余區間的反電勢信號，以確定過零點。本申請中開關電壓毛刺干擾改為由軟件處理，在消除開關噪聲影響的同時，最大限度保證了過零點可采樣區間，增加了高速應用中過零點的采樣精度，并且也具有一定的操作靈活性。

技術領域

本申請屬于無刷直流電機技術領域，具體涉及一種高速無刷直流電機的過零點檢測裝置及方法。

背景技術

無刷直流電機(BLDC)由于結構簡單，效率高，去掉了電刷等優勢，在小型電動工具、手持式的真空吸塵器和醫療設備等領域應用越來越廣泛。傳統的無刷直流電機的過零點檢測方式分為兩種：基于硬件比較器的過零點檢測法，和基于AD采樣端電壓過零點檢測法。前者需要額外添加比較器硬件電路、或需要內部集成比較器模塊的MCU芯片，會增加產品成本。因此，對于無成本增加的AD過零點檢出方案，更具產品通用性。

而對于AD過零點檢出方案的實現，是通過MCU里的AD采樣模塊對電機三相端電壓進行采樣，并以Udc/2處作為反電勢過零點進行換相操作。但是當系統處于PWM斬波控制狀態時，由于Mosfet固有開關特性，會在開通和關斷的瞬間產生瞬時的電壓毛刺，而該電壓毛刺會直接反映在端電壓包絡線波形上，會對AD過零點檢測造成誤檢的情況，導致換相不均甚至失步。傳統的方式是采用RC濾波電路來濾除開關電壓毛刺，但是該方案最大的缺陷是會造成信號相位的滯后。在高速的應用場合中，過零點的檢出周期都是微秒級別，對于信號延遲非常敏感。如果由于濾波導致過零點滯后檢出，則會引起換相滯后，嚴重影響系統驅動效果。

發明內容

本申請的目的是通過以下技術方案實現的。

本申請提出一種無刷直流電機的過零點檢測的裝置及方法，在不增加成本的基礎上，可以避開電壓毛刺造成的影響，同時消除硬件濾波電路所帶來的相位滯后，使得過零點能夠最大限度的快速檢出。

根據本申請的第一個方面，提出一種無刷直流電機的過零點檢測裝置，包括：輸出三相橋，連接無刷直流電機的三相輸入端；反電勢檢測電路，連接在無刷直流電機的三相輸入端和微控制器之間；微控制器，連接所述輸出三相橋，以及所述反電勢檢測電路，所述微控制器接收反電勢檢測電路檢測的反電勢信號，通過設置屏蔽時間以屏蔽在輸出三相橋的MOSFET開通或關斷時間點之后的產生毛刺抖動的所述反電勢信號，并采樣剩余區間的反電勢信號，以確定過零點。

在本申請的一些實施例中，所述反電勢檢測電路包括六個電阻，分為三組，其中第一組包括兩個串聯電阻，第一電阻的一端連接無刷直流電機的三相輸入端的第一端，第一電阻的另一端連接微控制器和第二電阻的一端；第二組包括兩個串聯電阻，第三電阻的一端連接無刷直流電機的三相輸入端的第二端，第三電阻的另一端連接微控制器和第四電阻的一端；第三組包括兩個串聯電阻，第五電阻的一端連接無刷直流電機的三相輸入端的第三端，第五電阻的另一端連接微控制器和第六電阻的一端。

在本申請的一些實施例中，進一步包括：輸入電壓檢測電路，與所述輸出三相橋并聯在輸入電源兩極之間，并連接所述微控制器。

在本申請的一些實施例中，進一步包括：所述輸入電壓檢測電路為兩個串聯的第七電阻和第八電阻，所述第七電阻的一端連接輸入電源的正極，另一端連接微控制器和第八電阻；所述第八電阻的一端連接第七電阻，另一端連接輸入電極的陰極。

在本申請的一些實施例中，進一步包括：電流檢測電路，串聯在輸入電源的負極與所述輸出三相橋之間，并連接所述微控制器。

在本申請的一些實施例中，所述電流檢測電路為一個第九電阻，，所述第九電阻的一端連接輸入電源的陰極，另一端與微控制器連接。