專利名稱：無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
無(wú)刷電機(jī)克服了有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲、火花以及維修困難的缺點(diǎn)，以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、高效節(jié)能、易于控制的優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用。無(wú)刷直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，需要轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，以控制逆變器中功率管的換流，從而實(shí)現(xiàn)定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的同步運(yùn)行。根據(jù)獲取轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的方法，無(wú)刷電機(jī)可分為無(wú)位置傳感器和有位置傳感器兩種，由于位置傳感器不僅安裝復(fù)雜，硬件成本高，傳感器本身存在精度不夠等缺陷，對(duì)環(huán)境條件敏感，使得整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得不到保證。反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零檢測(cè)法是在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)檢測(cè)關(guān)斷相反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)來(lái)獲得永磁轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵位置信號(hào)，從而控制繞組電流的切換，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有的直接反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零檢測(cè)方法中，是在二極管續(xù)流期間，檢測(cè)不導(dǎo)通相的電壓，運(yùn)用比較器獲得過(guò)零點(diǎn)。但是該方法不適合電樞電感較小的電機(jī)，續(xù)流時(shí)間太短，需要外接比較器，成本太高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法，以用較低的成本快速有效地檢測(cè)出無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的換相點(diǎn)。本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案。無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法，包括如下步驟:步驟1:將電機(jī)的三個(gè)定子繞組連接到控制電源上給電機(jī)的三個(gè)定子繞組施加電壓，使得每次換向后都有一個(gè)繞組連接到控制電源的正極，第二個(gè)繞組連接到控制電源的負(fù)極，且第三個(gè)處于失電狀態(tài)；即:電流從連接到電源正極的繞組流入，從連接到電源負(fù)極的繞組流出，第三個(gè)繞組處于失電狀態(tài)，電機(jī)的三相中只有其中兩相上施加有電壓；步驟2:檢測(cè)三個(gè)定子繞組的對(duì)地端電壓Va、Vb和Vc，反電動(dòng)勢(shì)E=(Va+Vb+Vc)-3Vdc/2 ;其中，Vdc為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的母線電壓，E為無(wú)刷直流電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，Va、Vb和Vc分別為ABC三相繞組對(duì)地端電壓；步驟3:由反電動(dòng)勢(shì)E的正負(fù)變化，判斷無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)；步驟4:自無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)起，延時(shí)30°的電角度即可得到換相點(diǎn)。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:本發(fā)明的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法，可通過(guò)反電動(dòng)勢(shì)E有由正到負(fù)或者由負(fù)到正的變化來(lái)判斷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)，然后根據(jù)過(guò)零點(diǎn)獲得換相點(diǎn)，無(wú)需外接比較器，成本較低，檢測(cè)可靠性高，提高了電機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。


圖1為本發(fā)明的無(wú)刷直流電機(jī)與控制電源連接的等效示意圖。圖2為本發(fā)明的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法中的電機(jī)ABC三相中的電流變化圖。圖3為本發(fā)明的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法中的電機(jī)三相繞組的等效電路圖。圖4為本發(fā)明的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法中的電機(jī)三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)波形圖。以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1 圖4,無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法,包括如下4個(gè)步驟:步驟1:將電機(jī)的三個(gè)定子繞組連接到控制電源上給電機(jī)的三個(gè)定子繞組施加電壓，使得每次換向后都有一個(gè)繞組連接到控制電源的正極，第二個(gè)繞組連接到控制電源的負(fù)極，且第三個(gè)處于失電狀態(tài)；即:電流從連接到電源正極的繞組流入，從連接到電源負(fù)極的繞組流出，第三個(gè)繞組處于失電狀態(tài)，電機(jī)的三相中只有其中兩相上施加有電壓；步驟2:檢測(cè)三個(gè)定子繞組的對(duì)地端電壓Va、Vb和Vc，反電動(dòng)勢(shì)E=(Va+Vb+Vc)-3Vdc/2 ;其中，Vdc為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的母線電壓，E為無(wú)刷直流電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，Va、Vb和Vc分別為ABC三相繞組對(duì)地端電壓；步驟3:由反電動(dòng)勢(shì)E的正負(fù)變化，判斷無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)；步驟4:自無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)起，延時(shí)30°的電角度即可得到換相點(diǎn)。如圖1所示，電機(jī)M等效為由三個(gè)定子繞組A、B和C三相構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。Tl和T2、T3和T4、T5和Τ6分別作為A相定子繞組的上臂橋的開(kāi)關(guān)管和下臂橋的開(kāi)關(guān)管、B相定子繞組的上臂橋的開(kāi)關(guān)管和下臂橋的開(kāi)關(guān)管、C相定子繞組的上臂橋的開(kāi)關(guān)管和下臂橋的開(kāi)關(guān)管，Tl Τ6均由外部控制信號(hào)來(lái)控制其通斷，以使得Α、Β和C之中有一個(gè)連接到控制電源的正極，另一個(gè)連接到控制電源的負(fù)極，第三個(gè)處于失電狀態(tài)。Tl Τ6上,都各自并聯(lián)有一個(gè)續(xù)流二極管。圖2為三相中流過(guò)的電流的變化示意圖。對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)，每次換向，都有一個(gè)繞組連接到控制電源的正極(電流進(jìn)入繞組)，第二個(gè)繞組連到負(fù)極(電流從中流出)，第三個(gè)處于失電狀態(tài)。理想狀態(tài)下，轉(zhuǎn)矩峰值出現(xiàn)在兩個(gè)磁場(chǎng)正交時(shí)，而在兩磁場(chǎng)平行時(shí)最弱。為了保持電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)不斷變換位置，因?yàn)檗D(zhuǎn)子會(huì)向著與定子磁場(chǎng)平行的方向旋轉(zhuǎn)。由給三個(gè)繞組加電的開(kāi)關(guān)順序可判斷，每轉(zhuǎn)過(guò)60個(gè)電角度相電流切換一次，完成一個(gè)周期需切換6次相電流，可將每個(gè)周期分為六個(gè)區(qū)。有一個(gè)繞組得正電，第二個(gè)得負(fù)電，第三個(gè)保持開(kāi)路狀態(tài)。因此，在理想情況下，換向應(yīng)在反電動(dòng)勢(shì)穿過(guò)零值時(shí)發(fā)生，但實(shí)際上由于繞組特性，會(huì)有延時(shí)，該延時(shí)應(yīng)由單片機(jī)補(bǔ)償。直流電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)需要換相6次，所以三相繞組每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)共有6個(gè)過(guò)零點(diǎn)，每相兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)。當(dāng)?shù)弥诚嗟倪^(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻后，將其適當(dāng)延時(shí)就可以得到所需要的換相信號(hào)。反電動(dòng)勢(shì)法檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置法是利用這一原理來(lái)實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)。
因此可采用端電壓法來(lái)間接檢測(cè)電動(dòng)機(jī)反電勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)。因?yàn)槟孀兤髅恳粫r(shí)刻只有兩相導(dǎo)通，另一相處于斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)該斷開(kāi)相繞組的相電壓就是反電動(dòng)勢(shì)。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，每一相的反電動(dòng)勢(shì)將過(guò)零兩次。現(xiàn)如圖3，假設(shè)AB相繞組導(dǎo)通，C相繞組關(guān)斷；此時(shí)，星形連接繞組中點(diǎn)對(duì)地電壓為Vdc/2,則未導(dǎo)通C相反電動(dòng)勢(shì)為Ec = Vc - Vdc/2式(I);同理:Ea = Va - Vdc/2式(2)Eb = Vb - Vdc/2式(3)由于任意時(shí)刻只有2相繞組導(dǎo)通，以星形繞組中點(diǎn)為參考點(diǎn)，設(shè)電流流出繞組為正，流入電阻為負(fù)，則導(dǎo)通兩相繞組中的電流大小相等而方向相反，第三相因?yàn)楸魂P(guān)斷而電路為零。反電動(dòng)勢(shì)如圖4所示,可以看出未導(dǎo)通相的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零瞬間,被導(dǎo)通。
兩相繞組的反電動(dòng)勢(shì)大小相等而方向相反，將式(I)、式(2)、式(3)相加有:Ea +Eb + Ec = E = (Va + Vb + Vc) - (3Vdc/2)；因此，反電動(dòng)勢(shì)E = (Va + Vb + Vc) - (3Vdc/2)；其中Vdc為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的母線電壓，Ea, Eb, Ec為三相繞組的反電動(dòng)勢(shì)，Va,Vb, Vc為三相繞組對(duì)地端電壓。當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)E有由正到負(fù)或者由負(fù)到正的反轉(zhuǎn)時(shí),說(shuō)明反電動(dòng)勢(shì)此時(shí)過(guò)零點(diǎn)。由圖4可知，自過(guò)零點(diǎn)起，延時(shí)30°的電角度，即可得到換相點(diǎn)。所以，通過(guò)硬件電路比較(Va+ Vb + Vc)和3Vdc/2的大小即可判斷反電動(dòng)勢(shì)的反轉(zhuǎn)，從而檢測(cè)出反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)。雖然檢測(cè)到反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，但并沒(méi)有確定三相中哪一相是未導(dǎo)通相，即不確定換相到6個(gè)區(qū)中的具體哪個(gè)區(qū)，只是檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn)，就換相。
權(quán)利要求
1.無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征是，包括如下步驟: 步驟1:將電機(jī)的三個(gè)定子繞組連接到控制電源上給電機(jī)的三個(gè)定子繞組施加電壓，使得每次換向后都有一個(gè)繞組連接到控制電源的正極，第二個(gè)繞組連接到控制電源的負(fù)極，且第三個(gè)處于失電狀態(tài)； 步驟2:檢測(cè)三個(gè)定子繞組的對(duì)地端電壓Va、Vb和Vc，反電動(dòng)勢(shì)E=(Va+Vb+Vc)-3Vdc/2 ;其中，Vdc為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的母線電壓，E為無(wú)刷直流電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，Va、Vb和Vc分別為ABC三相繞組對(duì)地端電壓； 步驟3:由反電動(dòng)勢(shì)E的正負(fù)變化，判斷無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)； 步驟4:自無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)起，延時(shí)30°的電角度即可得到換相點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法，將電機(jī)的三個(gè)定子繞組連接到控制電源上給電機(jī)的三個(gè)定子繞組施加電壓，使得每次換向后都有一個(gè)繞組連接到控制電源的正極，第二個(gè)繞組連接到控制電源的負(fù)極，且第三個(gè)處于失電狀態(tài)；檢測(cè)三個(gè)定子繞組的對(duì)地端電壓Va、Vb和Vc，反電動(dòng)勢(shì)E=(Va+Vb+Vc)–3Vdc/2；由反電動(dòng)勢(shì)E的正負(fù)變化，判斷無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)；自無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)起，延時(shí)30°的電角度即可得到換相點(diǎn)。本發(fā)明的無(wú)刷直流電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)換相點(diǎn)檢測(cè)方法，具有無(wú)需外接比較器、成本較低、檢測(cè)可靠性高、提高了電機(jī)運(yùn)行的安全可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P6/18GK103187911SQ20131004398
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者徐鴻, 王泰宇, 楊來(lái)坡 申請(qǐng)人:安徽中家智銳科技有限公司