無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路，涉及電機(jī)控制領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的反電動(dòng)勢(shì)三次諧波過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路中，存在的信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)確性低，信號(hào)衰減嚴(yán)重，電路復(fù)雜，檢測(cè)到的信號(hào)導(dǎo)致電機(jī)換向誤差大的問(wèn)題。無(wú)刷直流電機(jī)的三相進(jìn)線端分別連電阻R3的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R3的另一端連電阻R5的另一端，電阻R4另一端連接低通濾波器，低通濾波器輸出端連電壓鉗位電路輸入端，電壓鉗位電路輸出端連過(guò)零比較器輸入端，零點(diǎn)電位微調(diào)電路連過(guò)零比較器輸入端，零點(diǎn)電位微調(diào)電路輸出端連光電隔離電路的輸入端，光電隔離電路的輸出端連數(shù)字信號(hào)處理器DSP輸入端。它可用于電機(jī)中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路。屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]基于反電動(dòng)勢(shì)三次諧波過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)的無(wú)刷電機(jī)無(wú)位置傳感器控制，較有位置傳感器控制相比，能夠減小電機(jī)的體積和傳感器的成本，提高轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的抗干擾能力。現(xiàn)有的三次諧波檢測(cè)電路中，三次諧波的獲取方法是取外接星型等效電阻中性點(diǎn)和接地端之間的電勢(shì)差，經(jīng)過(guò)帶通濾波后進(jìn)行過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)。這種方法由于抬高了反電動(dòng)勢(shì)三次諧波信號(hào)的整體幅值，因此檢測(cè)到的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)不夠準(zhǔn)確，并且?guī)V波器對(duì)三次諧波信號(hào)的衰減非常嚴(yán)重，不宜于過(guò)零點(diǎn)的有效檢測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的反電動(dòng)勢(shì)三次諧波過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路中，存在的信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)確性低，信號(hào)衰減嚴(yán)重，電路復(fù)雜，檢測(cè)到的信號(hào)導(dǎo)致電機(jī)換向誤差大的問(wèn)題?，F(xiàn)提供無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路。
[0004]無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路，它包括無(wú)刷直流電機(jī)、星型電阻、電機(jī)直流供電電源中點(diǎn)電壓、低通濾波器、零點(diǎn)電位微調(diào)電路、電壓鉗位電路、過(guò)零比較器、光電隔離電路和數(shù)字信號(hào)處理器DSP，
[0005]所述星型電阻包括電阻R3、電阻R4和電阻R5，
[0006]所述無(wú)刷直流電機(jī)的三相進(jìn)線端分別連接電阻R3的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R3的另一端連接電阻R5的另一端，電阻R4的另一端作為星型電阻的輸出端;
[0007]低通濾波器包括電阻R8、電阻RlO和電容C2，
[0008]星型電阻的輸出端連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端同時(shí)連接電阻RlO的一端和電容C2的一端，電阻RlO的另一端連接電容C2的另一端，電阻R8的一端、電阻RlO的一端和電容C2的一端均作為低通濾波器的信號(hào)輸出端，電阻RlO的另一端作為低通濾波器的信號(hào)輸入端；
[0009]電機(jī)直流供電電源中點(diǎn)電壓包括供電電源、電阻R1、電阻R2和供電電源的電源地，
[0010]低通濾波器的信號(hào)輸入端同時(shí)連接電阻Rl的一端和電阻R2的一端，電阻Rl的另一端連接供電電源，電阻R2的另一端連接供電電源的電源地，
[0011]電壓鉗位電路包括5V供電電源的正極+5V、一號(hào)二極管Dl、二號(hào)二極管D2和5V供電電源的負(fù)極-5V，
[0012]低通濾波器的信號(hào)輸出端同時(shí)連接一號(hào)二極管Dl的陽(yáng)極和二號(hào)二極管D2的陰極，一號(hào)二極管Dl的陰極連接5V供電電源的正極+5V, 二號(hào)二極管D2的陽(yáng)極連接5V供電電源的負(fù)極-5V,—號(hào)二極管Dl的陽(yáng)極作為電壓鉗位電路的信號(hào)輸出端，
[0013]過(guò)零比較器包括5V供電電源、運(yùn)算放大器U2、電阻R6和5V供電電源的電源地，
[0014]電壓鉗位電路的信號(hào)輸出端連接運(yùn)算放大器U2的正相信號(hào)輸入端，運(yùn)算放大器U2的正電源端同時(shí)連接5V供電電源和電阻R6的一端，運(yùn)算放大器U2的負(fù)電源端連接5V供電電源的電源地，運(yùn)算放大器U2的輸出端連接電阻R6的另一端，運(yùn)算放大器U2的負(fù)相信號(hào)輸入端作為過(guò)零比較器的信號(hào)輸入端，電阻R6的一端作為過(guò)零比較器的一個(gè)信號(hào)輸出端，電阻R6的另一端作為過(guò)零比較器的另一個(gè)信號(hào)輸出端，
[0015]零點(diǎn)電位微調(diào)電路包括可調(diào)電阻R12、電阻R11、三號(hào)二極管D3、5V供電電源和5V供電電源的電源地，
[0016]過(guò)零比較器的信號(hào)輸入端連接可調(diào)電阻R12的可調(diào)端，可調(diào)電阻R12的一端同時(shí)連接電阻Rll的一端和三號(hào)二極管D3的陽(yáng)極，電阻Rll的另一端連接5V供電電源，可調(diào)電阻R12的另一端同時(shí)連接三號(hào)二極管D3的陰極和5V供電電源的電源地，
[0017]光電隔離電路包括電阻R7、型號(hào)為6N137的光電隔離器、電容C1、5V供電電源、5V供電電源的電源地、3.3V供電電源、3.3V供電電源的電源地和電阻R9，
[0018]過(guò)零比較器的一個(gè)信號(hào)輸出端連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接型號(hào)為6N137的光電隔離器的2號(hào)引腳，型號(hào)為6N137的光電隔離器的5號(hào)引腳連接3.3V供電電源的電源地，型號(hào)為6N137的光電隔離器的7號(hào)引腳同時(shí)連接型號(hào)為6N137的光電隔離器的8號(hào)引腳、電容Cl的一端和5V供電電源，電容Cl的另一端連接5V供電電源的電源地，型號(hào)為6N137的光電隔離器的6號(hào)引腳連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接3.3V供電電源，過(guò)零比較器的另一個(gè)信號(hào)輸出端連接型號(hào)為6N137的光電隔離器的3號(hào)引腳，型號(hào)為6N137的光電隔離器的6號(hào)引腳作為光電隔離電路的信號(hào)輸出端，
[0019]光電隔離電路的信號(hào)輸出端連接數(shù)字信號(hào)處理器DSP的信號(hào)輸入端。
[0020]本發(fā)明的有益效果為:在無(wú)刷直流電機(jī)的三相進(jìn)線端外接等效的星型連接電阻，并對(duì)電機(jī)直流供電電源中點(diǎn)電壓M處和外接星形電阻中性點(diǎn)O處之間的電勢(shì)差進(jìn)行分壓濾波，可經(jīng)過(guò)過(guò)零比較器測(cè)得的反電動(dòng)勢(shì)三次諧波信號(hào)過(guò)零點(diǎn)更加準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)-5V和5V組成的電壓鉗位電路，輸入至由運(yùn)算放大器組成的過(guò)零比較器的正向輸入端，對(duì)三次諧波信號(hào)的過(guò)零信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，零點(diǎn)電位的微調(diào)電路用來(lái)比較電位的輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端輸出相應(yīng)的OV和5V的開(kāi)關(guān)信號(hào)。再經(jīng)過(guò)光電隔離器隔離輸入端的干擾，輸出OV和3.3V的開(kāi)關(guān)信號(hào)到數(shù)字信號(hào)處理器DSP，該電路簡(jiǎn)單，采用光電隔離電路能夠提高轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的抗干擾能力，并且與現(xiàn)有技術(shù)相比較沒(méi)有傳感器，使得該電路的成本減少了并且減小了電機(jī)的體積。在對(duì)三次諧波的處理上，使用低通濾波器完全可以更簡(jiǎn)單更準(zhǔn)確的獲取到三次諧波信號(hào)，減小信號(hào)的衰減程度，有利于過(guò)零點(diǎn)的檢測(cè)，加入正負(fù)電壓箝位電路，可以有效防止電壓突變，對(duì)型號(hào)為L(zhǎng)M339的運(yùn)放放大器實(shí)現(xiàn)一個(gè)很好的保護(hù)。零點(diǎn)電位微調(diào)電路，能夠有效的對(duì)由于運(yùn)算放大器LM339溫度變化產(chǎn)生的零點(diǎn)漂移效應(yīng)進(jìn)行修正，使檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻更加準(zhǔn)確，進(jìn)而無(wú)刷直流電機(jī)更加準(zhǔn)確換向。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路的電路

原理圖。【具體實(shí)施方式】
[0022]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D1具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路，它包括無(wú)刷直流電機(jī)Ul、星型電阻1、電機(jī)直流供電電源中點(diǎn)電壓2、低通濾波器3、零點(diǎn)電位微調(diào)電路4、電壓鉗位電路5、過(guò)零比較器6、光電隔離電路7和數(shù)字信號(hào)處理器DSP8，
[0023]所述星型電阻I包括電阻R3、電阻R4和電阻R5，
[0024]所述無(wú)刷直流電機(jī)Ul的三相進(jìn)線端分別連接電阻R3的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R3的另一端連接電阻R5的另一端，電阻R4的另一端作為星型電阻I的輸出端；
[0025]低通濾波器3包括電阻R8、電阻RlO和電容C2，
[0026]星型電阻I的輸出端連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端同時(shí)連接電阻RlO的一端和電容C2的一端，電阻RlO的另一端連接電容C2的另一端，電阻R8的一端、電阻RlO的一端和電容C2的一端均作為低通濾波器3的信號(hào)輸出端，電阻RlO的另一端作為低通濾波器3的信號(hào)輸入端；
[0027]電機(jī)直流供電電源中點(diǎn)電壓2包括供電電源、電阻Rl、電阻R2和供電電源的電源地，
[0028]低通濾波器3的信號(hào)輸入端同時(shí)連接電阻Rl的一端和電阻R2的一端，電阻Rl的另一端連接供電電源，電阻R2的另一端連接供電電源的電源地，
[0029]電壓鉗位電路5包括5V供電電源的正極+5V、一號(hào)二極管D1、二號(hào)二極管D2和5V供電電源的負(fù)極-5V，
[0030]低通濾波器3的信號(hào)輸出端同時(shí)連接一號(hào)二極管Dl的陽(yáng)極和二號(hào)二極管D2的陰極，一號(hào)二極管Dl的陰極連接5V供電電源的正極+5V, 二號(hào)二極管D2的陽(yáng)極連接5V供電電源的負(fù)極-5V,—號(hào)二極管Dl的陽(yáng)極作為電壓鉗位電路5的信號(hào)輸出端，
[0031 ] 過(guò)零比較器6包括5V供電電源、運(yùn)算放大器U2、電阻R6和5V供電電源的電源地，
[0032]電壓鉗位電路5的信號(hào)輸出端連接運(yùn)算放大器U2的正相信號(hào)輸入端，運(yùn)算放大器U2的正電源端同時(shí)連接5V供電電源和電阻R6的一端，運(yùn)算放大器U2的負(fù)電源端連接5V供電電源的電源地，運(yùn)算放大器U2的輸出端連接電阻R6的另一端，運(yùn)算放大器U2的負(fù)相信號(hào)輸入端作為過(guò)零比較器6的信號(hào)輸入端，電阻R6的一端作為過(guò)零比較器6的一個(gè)信號(hào)輸出端，電阻R6的另一端作為過(guò)零比較器6的另一個(gè)信號(hào)輸出端，
[0033]零點(diǎn)電位微調(diào)電路4包括可調(diào)電阻R12、電阻R11、三號(hào)二極管D3、5V供電電源和5V供電電源的電源地，
[0034]過(guò)零比較器6的信號(hào)輸入端連接可調(diào)電阻R12的可調(diào)端，可調(diào)電阻R12的一端同時(shí)連接電阻Rll的一端和三號(hào)二極管D3的陽(yáng)極，電阻Rll的另一端連接5V供電電源，可調(diào)電阻R12的另一端同時(shí)連接三號(hào)二極管D3的陰極和5V供電電源的電源地，
[0035]光電隔離電路7包括電阻R7、型號(hào)為6N137的光電隔離器U3、電容C1、5V供電電源、5V供電電源的電源地、3.3V供電電源、3.3V供電電源的電源地和電阻R9，
[0036]過(guò)零比較器6的一個(gè)信號(hào)輸出端連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接型號(hào)為6N137的光電隔離器U3的2號(hào)引腳，型號(hào)為6N137的光電隔離器U3的5號(hào)引腳連接3.3V供電電源的電源地，型號(hào)為6N137的光電隔離器U3的7號(hào)引腳同時(shí)連接型號(hào)為6N137的光電隔離器U3的8號(hào)引腳、電容Cl的一端和5V供電電源，電容Cl的另一端連接5V供電電源的電源地，型號(hào)為6N137的光電隔離器U3的6號(hào)引腳連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接3.3V供電電源，過(guò)零比較器6的另一個(gè)信號(hào)輸出端連接型號(hào)為6N137的光電隔離器U3的3號(hào)引腳，型號(hào)為6N137的光電隔離器U3的6號(hào)引腳作為光電隔離電路7的信號(hào)輸出端，
[0037]光電隔離電路7的信號(hào)輸出端連接數(shù)字信號(hào)處理器DSP8的信號(hào)輸入端。
[0038]本實(shí)施方式中，數(shù)字信號(hào)處理器DSP8的信號(hào)輸出端捕捉到光電隔離電路輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)的跳變沿產(chǎn)生捕獲中斷，DSP根據(jù)捕獲的過(guò)零點(diǎn)信號(hào)按照預(yù)先編制好的順序進(jìn)行換向，驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0039]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，數(shù)字信號(hào)處理器DSP8采用型號(hào)為T(mén)MS320F2812 實(shí)現(xiàn)。
[0040]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，運(yùn)算放大器U2采用型號(hào)為L(zhǎng)M339實(shí)現(xiàn)。
[0041]工作原理:在無(wú)刷直流電機(jī)的三相入線端外接等效的星型連接電阻，并對(duì)直流電源中點(diǎn)M處和外接星形電阻中性點(diǎn)O處之間的電勢(shì)差進(jìn)行分壓濾波，可得到反電動(dòng)勢(shì)三次諧波信號(hào)。經(jīng)過(guò)-5V和5V組成的電壓鉗位電路，輸入至由運(yùn)算放大器LM339組成的過(guò)零比較器的正向輸入端，對(duì)三次諧波信號(hào)的過(guò)零信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，運(yùn)算放大器LM339的反向輸入端比較電位的輸入端，連接的是零點(diǎn)電位的微調(diào)電路，輸出端輸出相應(yīng)的OV和5V的開(kāi)關(guān)信號(hào)。再經(jīng)過(guò)光電隔離器6N137隔離輸入端的干擾，輸出OV和3.3V的開(kāi)關(guān)信號(hào)到DSP，DSP捕捉到開(kāi)關(guān)信號(hào)的跳變沿產(chǎn)生捕獲中斷，DSP根據(jù)捕獲的過(guò)零點(diǎn)信號(hào)按照預(yù)先編制好的順序進(jìn)行換向，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路，其特征在于，它包括無(wú)刷直流電機(jī)(U1)、星型電阻(I)、電機(jī)直流供電電源中點(diǎn)電壓(2)、低通濾波器(3)、零點(diǎn)電位微調(diào)電路(4)、電壓鉗位電路(5)、過(guò)零比較器(6)、光電隔離電路(7)和數(shù)字信號(hào)處理器DSP(8)， 所述星型電阻(I)包括電阻R3、電阻R4和電阻R5， 所述無(wú)刷直流電機(jī)(Ul)的三相進(jìn)線端分別連接電阻R3的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R3的另一端連接電阻R5的另一端，電阻R4的另一端作為星型電阻(I)的輸出端； 低通濾波器⑶包括電阻R8、電阻RlO和電容C2， 星型電阻(I)的輸出端連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端同時(shí)連接電阻RlO的一端和電容C2的一端，電阻RlO的另一端連接電容C2的另一端，電阻R8的一端、電阻RlO的一端和電容C2的一端均作為低通濾波器(3)的信號(hào)輸出端，電阻RlO的另一端作為低通濾波器(3)的信號(hào)輸入端； 電機(jī)直流供電電源中點(diǎn)電壓(2)包括供電電源、電阻R1、電阻R2和供電電源的電源地，低通濾波器(3)的信號(hào)輸入端同時(shí)連接電阻Rl的一端和電阻R2的一端，電阻Rl的另一端連接供電電源，電阻R2的另一端連接供電電源的電源地， 電壓鉗位電路(5)包括5V供電電源的正極+5V、一號(hào)二極管Dl、二號(hào)二極管D2和5V供電電源的負(fù)極-5V， 低通濾波器(3)的信號(hào)輸出端同時(shí)連接一號(hào)二極管Dl的陽(yáng)極和二號(hào)二極管D2的陰極，一號(hào)二極管Dl的陰極連接5V供電電源的正極+5V, 二號(hào)二極管D2的陽(yáng)極連接5V供電電源的負(fù)極-5V,—號(hào)二極管Dl的陽(yáng)極作為電壓鉗位電路(5)的信號(hào)輸出端， 過(guò)零比較器(6)包括5V供電電源、運(yùn)算放大器(U2)、電阻R6和5V供電電源的電源地，電壓鉗位電路(5)的信號(hào)輸出端連接運(yùn)算放大器(U2)的正相信號(hào)輸入端，運(yùn)算放大器U2的正電源端同時(shí)連接5V供電電源和電阻R6的一端，運(yùn)算放大器U2的負(fù)電源端連接5V供電電源的電源地，運(yùn)算放大器(U2)的輸出端連接電阻R6的另一端，運(yùn)算放大器(U2)的負(fù)相信號(hào)輸入端作為過(guò)零比較器(6)的信號(hào)輸入端，電阻R6的一端作為過(guò)零比較器(6)的一個(gè)信號(hào)輸出端，電阻R6的另一端作為過(guò)零比較器(6)的另一個(gè)信號(hào)輸出端， 零點(diǎn)電位微調(diào)電路(4)包括可調(diào)電阻R12、電阻R11、三號(hào)二極管D3、5V供電電源和5V供電電源的電源地， 過(guò)零比較器(6)的信號(hào)輸入端連接可調(diào)電阻R12的可調(diào)端，可調(diào)電阻R12的一端同時(shí)連接電阻Rll的一端和三號(hào)二極管D3的陽(yáng)極，電阻Rll的另一端連接5V供電電源，可調(diào)電阻R12的另一端同時(shí)連接三號(hào)二極管D3的陰極和5V供電電源的電源地， 光電隔離電路(7)包括電阻R7、型號(hào)為6N137的光電隔離器(U3)、電容Cl、5Va供電電源、5Va供電電源的電源地、3.3Va供電電源、3.3Va供電電源的電源地和電阻R9， 過(guò)零比較器￠)的一個(gè)信號(hào)輸出端連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接型號(hào)為6N137的光電隔離器(U3)的2號(hào)引腳，型號(hào)為6N137的光電隔離器(U3)的5號(hào)引腳連接3.3Va供電電源的電源地，型號(hào)為6N137的光電隔離器(U3)的7號(hào)引腳同時(shí)連接型號(hào)為6N137的光電隔離器(U3)的8號(hào)引腳、電容Cl的一端和5Va供電電源，電容Cl的另一端連接5Va供電電源的電源地，型號(hào)為6N137的光電隔離器(U3)的6號(hào)引腳連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接3.3Va供電電源，過(guò)零比較器(6)的另一個(gè)信號(hào)輸出端連接型號(hào)為6N137的光電隔離器(U3)的3號(hào)引腳，型號(hào)為6N137的光電隔離器(U3)的6號(hào)引腳作為光電隔離電路(7)的信號(hào)輸出端， 光電隔離電路(7)的信號(hào)輸出端連接數(shù)字信號(hào)處理器DSP(8)的信號(hào)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路，其特征在于，數(shù)字信號(hào)處理器DSP(8)采用型號(hào)為T(mén)MS320F2812實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)三次諧波檢測(cè)電路，其特征在于，運(yùn)算放大器U2采用型號(hào)為L(zhǎng)M339實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】G01R23/165GK104330628SQ201410641063
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】周闖, 秦國(guó)輝, 王玉鵬, 劉旭丹, 劉偉, 徐曉秋 申請(qǐng)人:黑龍江省科學(xué)院科技孵化中心