一種直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁無(wú)刷直流電機(jī)由于其無(wú)換向火花、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)勵(lì)磁損耗等眾多優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)50年代出現(xiàn)以來(lái)，就在很多場(chǎng)合得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)均需一個(gè)附加的位置傳感器，用以向逆變橋提供必要的換向信號(hào)。它的存在給直流無(wú)刷電機(jī)的應(yīng)用帶來(lái)很多不便:首先，位置傳感器會(huì)增加電機(jī)的體積和成本;其次，連線(xiàn)眾多的位置傳感器會(huì)降低電機(jī)運(yùn)行的可靠性，即便是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的霍爾傳感器，也存在一定程度的磁不敏感區(qū)；再次，在某些惡劣的工作環(huán)境中，如在密封的空調(diào)壓縮機(jī)中，由于制冷劑的強(qiáng)腐蝕性，常規(guī)的位置傳感器根本就無(wú)法使用;此外，傳感器的安裝精度還會(huì)影響電機(jī)的運(yùn)行性能，增加生產(chǎn)的工藝難度。針對(duì)位置傳感器所帶來(lái)的種種不利影響，近一二十年來(lái)，永磁無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制一直是國(guó)內(nèi)外較為熱門(mén)的研究課題。
[0003]無(wú)位置傳感器控制，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，作為逆變橋功率器件換向?qū)〞r(shí)序的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)仍然是需要的，只不過(guò)這種信號(hào)不再由位置傳感器來(lái)提供，而應(yīng)該由新的位置信號(hào)檢測(cè)措施來(lái)代替，即以提高電路和控制的復(fù)雜性來(lái)降低電機(jī)的復(fù)雜性。所以，目前永磁無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制研究的核心和關(guān)鍵就是架構(gòu)一轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測(cè)線(xiàn)路，從軟硬件兩個(gè)方面來(lái)間接獲得可靠的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，借以觸發(fā)導(dǎo)通相應(yīng)的功率器件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0004]直流無(wú)刷電機(jī)中，受定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)的作用，轉(zhuǎn)子沿著一定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)定子上放有電樞繞組，因此，轉(zhuǎn)子一旦旋轉(zhuǎn)就會(huì)在空間形成導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)的情況。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電熱。所以，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的時(shí)候就會(huì)在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，即運(yùn)動(dòng)電勢(shì)，一般稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì)或反電勢(shì)。
[0005]具有梯形反電動(dòng)勢(shì)波形的三相無(wú)刷直流電機(jī)主電路如圖1所示。ουτ-υ、ουτ-ν和OUT-W為全橋逆變電路的三相輸出，直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。三個(gè)Rl電阻組成星型連接，虛擬出中性點(diǎn)。RF電阻為電流檢測(cè)電阻，用于電流過(guò)流保護(hù)。RA和RB電阻構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)，形成參考電壓。中性點(diǎn)電壓與參考電壓比較，從而獲取到三相反向電動(dòng)勢(shì)在一個(gè)電角度周期內(nèi)的總共6個(gè)過(guò)零點(diǎn)。從圖2中可以看到OUT-U相和OUT-V相的驅(qū)動(dòng)波形，第三行波形為三相中性點(diǎn)的波形，第四行波形為比較器的輸出波形，其中包含了反向電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)信息。實(shí)線(xiàn)為比較器負(fù)輸入端的參考電壓。
[0006]上面提到的這種反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但缺點(diǎn)也十分明顯。比較器負(fù)輸入端的參考電壓需要進(jìn)行調(diào)整，這就必然會(huì)使檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)與真實(shí)過(guò)零點(diǎn)存在一些相位誤差，導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)，或多或少的存在抖動(dòng)。在同樣的負(fù)載條件下，母線(xiàn)電流變大，電機(jī)效率變低，發(fā)熱增加。同時(shí)在大量生產(chǎn)時(shí)會(huì)增加生產(chǎn)工序，浪費(fèi)時(shí)間，從而提高成本。另外比較器檢測(cè)到的過(guò)零點(diǎn)波形不包含相序信息，使用時(shí)必須假設(shè)驅(qū)動(dòng)相序，否則存在驅(qū)動(dòng)失步的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，對(duì)反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路進(jìn)行改進(jìn)，使用電容分離反向電動(dòng)勢(shì)中的直流信號(hào)，并將每一路反向電動(dòng)勢(shì)與參考電壓進(jìn)行比較，從而完成過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0009]所述一種直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，其特征在于:包括三組檢測(cè)電路，每組檢測(cè)電路分別檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)的一相反向電動(dòng)勢(shì);在每組檢測(cè)電路中，反向電動(dòng)勢(shì)輸入檢測(cè)電路，首先由電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分壓處理，再由電容隔開(kāi)直流，然后通過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)濾波，得到以參考電壓為中心的反向電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，最后與參考電壓比較，檢測(cè)得到反向電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)；根據(jù)三組檢測(cè)電路得到的直流無(wú)刷電機(jī)三相反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，得到直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。
[0010]有益效果
[0011]本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)電路分別檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)每一相的反向電動(dòng)勢(shì)，在檢測(cè)電路中，通過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)將反向電動(dòng)勢(shì)中的直流分量分離出去，并與固定的參考電壓進(jìn)行比較，能夠獲得每一相反向電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)過(guò)零點(diǎn)。
[0012]與經(jīng)典的檢測(cè)電路相比，此電路過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確，提高了電機(jī)的工作效率，發(fā)熱量低。而且此電路不必對(duì)前端的阻容網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整匹配，方便靈活，雖然電路成本增加一點(diǎn)，但是減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高了效率，平衡下來(lái)總體成本還是下降一些。
【附圖說(shuō)明】
[0013I圖1:經(jīng)典的反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路；
[0014I圖2:過(guò)零點(diǎn)波形示意圖；
[0015]圖3:改進(jìn)后的反向電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0017]由于目前反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)電路存在如【背景技術(shù)】中所述的問(wèn)題，本實(shí)施例對(duì)反向電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路進(jìn)行了改進(jìn)，包括三組檢測(cè)電路，每組檢測(cè)電路分別檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)的一相反向電動(dòng)勢(shì);在每組檢測(cè)電路中，反向電動(dòng)勢(shì)輸入檢測(cè)電路，首先由電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分壓處理，再由電容隔開(kāi)直流，然后通過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)濾波，得到以參考電壓為中心的反向電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，最后與參考電壓比較，檢測(cè)得到反向電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)。
[0018]以A相反電勢(shì)為例，PA_0UTU信號(hào)通過(guò)R26和R34電阻構(gòu)成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，幅值將為原來(lái)的1/11，C15電容濾掉反電勢(shì)信號(hào)中的直流成分，再經(jīng)過(guò)R31和C17構(gòu)成的低通濾波網(wǎng)絡(luò)，得到以參考電壓CAMP_REF為中心的反電勢(shì)信號(hào)，與參考電壓CAMP_REF比較，獲得A相反電勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)。
[0019]最后根據(jù)三組檢測(cè)電路得到的直流無(wú)刷電機(jī)三相反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，得到直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。
[0020]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，其特征在于:包括三組檢測(cè)電路，每組檢測(cè)電路分別檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)的一相反向電動(dòng)勢(shì);在每組檢測(cè)電路中，反向電動(dòng)勢(shì)輸入檢測(cè)電路，首先由電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分壓處理，再由電容隔開(kāi)直流，然后通過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)濾波，得到以參考電壓為中心的反向電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，最后與參考電壓比較，檢測(cè)得到反向電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)；根據(jù)三組檢測(cè)電路得到的直流無(wú)刷電機(jī)三相反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，得到直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路，包括三組檢測(cè)電路，每組檢測(cè)電路分別檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)的一相反向電動(dòng)勢(shì)；在每組檢測(cè)電路中，反向電動(dòng)勢(shì)輸入檢測(cè)電路，首先由電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分壓處理，再由電容隔開(kāi)直流，然后通過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)濾波，得到以參考電壓為中心的反向電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，最后與參考電壓比較，檢測(cè)得到反向電動(dòng)勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)；根據(jù)三組檢測(cè)電路得到的直流無(wú)刷電機(jī)三相反向電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)，得到直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置。與經(jīng)典的檢測(cè)電路相比，此電路過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確，提高了電機(jī)的工作效率，發(fā)熱量低。而且此電路不必對(duì)前端的阻容網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整匹配，方便靈活。
【IPC分類(lèi)】H02P6/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105515470
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610034663
【發(fā)明人】唐翔, 劉琳, 袁嵩, 張琴琴, 惠娟, 宋力, 李琳, 方衛(wèi), 田露
【申請(qǐng)人】西安航天動(dòng)力測(cè)控技術(shù)研究所
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日