[發明專利]實時無傳感器馬達控制驅動系統

在審

• 申請號: 202011285907.9
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN114531063A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 陳企揚;謝旻甫;牛瑞彬
• 申請（專利權）人: 上海禾芯電子科技有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/182
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 關宇辰

本發明提供一種實時無傳感器馬達控制驅動系統，該控制驅動系統主要包括三相逆變模塊、反電動勢偵測模塊、角度偏移模塊、切換模塊及低壓轉高壓驅動模塊，反電動勢偵測能應用于具切換點的反電動勢型態馬達來偵測馬達轉動位置，再傳給角度落后偏移電路得到驅動電路需要的換向點，同時間將頻率轉換成電壓信號來表示速度，同步反應當下馬達轉動的速度做馬達速度控制。

技術領域

本發明涉及一種實時無傳感器馬達控制驅動系統，更具體地，涉及一種不需要位置傳感器和速度感測裝置，亦不使用微處理器(MCU)進行算法運算，或者計算機軟件監測做中斷運算，實時電路運算實現無傳感器馬達驅動的控制系統。

背景技術

通常，無刷DC電機（三相馬達BLDC、PMSM或PMAC）具有簡單的結構和高的效率，并且被廣泛地用于工業。典型地，通過將電流施加到線圈所形成的電樞(armature )被用作三相馬達的電機定子，以及是通過重復的N極和S極所形成的永磁體并且被用作轉子。

為了使無刷DC電機連續地旋轉，必須形成無刷DC電機的連續旋轉磁場，并且由于定子通量與轉子的永磁體的磁場同步地旋轉，因此可能需要轉子的位置信息。換句話說，為了形成連續旋轉的磁場，流向電樞的線圈的每個相的電流的換流必須在適當的時間執行，并且要求轉子的位置被準確地識別以用于適當的換流。這里，換流表示改變電機定子線圈的電流方向以允許轉子旋轉。

為了無刷DC電機的平順的操作，轉子的位置與相電流換流時間必須精準地匹配，并且為此，需要被配置為檢測轉子的位置的設備。一般地，針對轉子位置的檢測，可以使用位置檢測傳感器，諸如霍爾傳感器、分解器( resolver )組件和編碼器。

然而，最近由于制造成本增加和驅動電路變得復雜，因此使用可以在沒有用于轉子位置的檢測的傳感器的情況下驅動電機的無傳感器方法。

用于驅動無刷DC電機的方法包括在電機旋轉時提取在每個相的定子線圈中產生的反電動勢(EMF)，并且通過使用相反(phase back)EMF的過零點來估計轉子的位置信息和每個相電流換流時間。

常用的方式，需要額外的硬件微控制器（Micro Control Unit，MCU）或單芯片系統（System on a Chip，SoC）數字邏輯，電阻器，電容器，二極管…等算法復雜，實現比較困難。而使用 MCU或SoC數字邏輯資源進行數學運算來控制電動機驅動器，需要MCU或SoC數字邏輯來估計反電動勢位置，如此將會使系統作動速度慢，且有延遲和不準確的問題。

另，使用MCU或SoC數字邏輯來估算Speed的值，也將會使系統速度慢，有延遲和不準確的問題。如果要又好的應用效果，需要高速MCU或SoC數字邏輯以實現更好的性能，也將會增加成本。

發明內容

本發明的目的，在于提出一種不需要位置傳感器和速度感測裝置，亦不使用微處理器(MCU)進行算法運算，或者計算機軟件監測做中斷運算，實時電路運算實現無傳感器馬達驅動的控制系統。

本發明的另一目的，在于提出一種實時無傳感器馬達控制驅動系統，無需使用微處理器(MCU)或SoC數字邏輯和位置傳感器/速度傳感器等組件，即可較低的實施成本實現驅動控制。

本發明的另一目的，在于提出一種實時無傳感器馬達控制驅動系統，可以整合于一單芯片，單芯片解決方案，方便用戶直接整合于電路板(PCB)應用，用戶輕松的達到速度控制的目的。