無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的霍爾信號(hào)同步波形控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機(jī)是集交流電機(jī)和直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它既具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電機(jī)運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好的特點(diǎn)，同時(shí)無勵(lì)磁損耗，因此近年來無刷直流電機(jī)的應(yīng)用日益普及。無刷電動(dòng)機(jī)利用電子換向替代了機(jī)械換向，克服了傳統(tǒng)直流電機(jī)由于電刷摩擦而產(chǎn)生的一系列問題，并且具有調(diào)速性能好、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域以及人們的日常生活中。
[0003]傳統(tǒng)的無刷直流電機(jī)根據(jù)輸入的霍爾信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的開關(guān)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)逆變器來換相。由于換相過程中，電流的突變會(huì)帶來轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的存在不但會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)問題，而且影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，從而降低電機(jī)的使用壽命和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，制約其在高精度、高穩(wěn)定性場(chǎng)合的應(yīng)用。無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)分為齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是由于電機(jī)本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引起的，換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)則可以通過合理的控制策略進(jìn)行抑制。
[0004]在新型的空間矢量控制技術(shù)中，逆變器驅(qū)動(dòng)波形不是簡(jiǎn)單的開關(guān)，而是與霍爾信號(hào)同步的模擬波形(如準(zhǔn)正弦波)，通過PWM調(diào)制的方式，驅(qū)動(dòng)逆變器連續(xù)的變化，從而避免換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)抑制換相轉(zhuǎn)矩提出了控制方法，但都存在控制方法較復(fù)雜、最佳換相時(shí)刻難以確定等問題。因此，尋求一種抑制甚至消除換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的實(shí)用方法具有十分重要的意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無刷直流電機(jī)抑制換相轉(zhuǎn)矩控制方法存在的技術(shù)問題，提供一種無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制電路，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生與霍爾信號(hào)同步的相位信息，從而避免換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制電路，包括:第一速度計(jì)數(shù)器、第二速度計(jì)數(shù)器、速度寄存器、比較單元、相位計(jì)數(shù)器以及輸出控制單元；所述第一速度計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘端與無刷直流電機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)輸出端相連，所述第一速度計(jì)數(shù)器的清零端與無刷直流電機(jī)的霍爾邊沿信號(hào)輸出端相連，所述第一速度計(jì)數(shù)器的輸出端與所述速度寄存器的輸入端相連，所述第一速度計(jì)數(shù)器用于根據(jù)霍爾邊沿信號(hào)將計(jì)數(shù)到的霍爾邊沿信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)存入到所述速度寄存器后清零準(zhǔn)備下次計(jì)數(shù)；所述速度寄存器的輸出端與所述比較單元的第一輸入端相連；所述第二速度計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘端與所述時(shí)鐘信號(hào)輸出端相連，所述第二速度計(jì)數(shù)器的輸出端與所述比較單元的第二輸入端相連，所述第二速度計(jì)數(shù)器的清零端與所述比較單元的輸出端相連；所述比較單元的輸出端進(jìn)一步與所述相位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘端相連，用于對(duì)所述速度寄存器與所述第二速度計(jì)數(shù)器的輸出進(jìn)行比較，并輸出相位計(jì)數(shù)信號(hào)至所述相位計(jì)數(shù)器以及清零所述第二速度計(jì)數(shù)器；所述相位計(jì)數(shù)器的初始化端與所述霍爾邊沿信號(hào)輸出端相連，用于根據(jù)霍爾邊沿信號(hào)初始化所述相位計(jì)數(shù)器，所述相位計(jì)數(shù)器的輸出端與所述輸出控制單元相連，用于將相位計(jì)數(shù)結(jié)果輸出至所述輸出控制單元；所述輸出控制單元，用于根據(jù)所述相位計(jì)數(shù)結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)相位的電壓波形以驅(qū)動(dòng)逆變器。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型提供的無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制電路，采用兩路速度計(jì)數(shù)器來計(jì)算上一次霍爾周期的時(shí)長(zhǎng)，通過寄存，比較的方法產(chǎn)生一個(gè)霍爾周期內(nèi)的相位信息，再通過查表的方式輸出模擬電壓波形，驅(qū)動(dòng)逆變器連續(xù)的變化，從而避免了換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。且，本實(shí)用新型可應(yīng)用于單相/三相無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以及可應(yīng)用于方波/梯形波/正弦波或其他波形電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
【附圖說明】
[0008]圖1，本實(shí)用新型無刷直流電機(jī)霍爾彳目號(hào)同步波形控制電路架構(gòu)不意圖；
[0009]圖2，本實(shí)用新型無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制電路一實(shí)施方式示意圖；
[0010]圖3，本實(shí)用新型應(yīng)用于單相準(zhǔn)正弦波驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作波形；
[0011]圖4，本實(shí)用新型無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制電路及控制方法做詳細(xì)說明。
[0013]參考圖1，本實(shí)用新型所述的無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制電路架構(gòu)示意圖。所述無刷直流電機(jī)霍爾信號(hào)同步波形控制電路包括第一速度計(jì)數(shù)器11、第二速度計(jì)數(shù)器12、速度寄存器13、比較單元14、相位計(jì)數(shù)器15以及輸出控制單元16。該電路采用兩路速度計(jì)數(shù)器來分別計(jì)算上一次霍爾周期的時(shí)長(zhǎng)，通過寄存、比較的方法產(chǎn)生一個(gè)霍爾周期內(nèi)的相位信息，再通過查表的方式輸出模擬電壓波形以驅(qū)動(dòng)逆變器連續(xù)的變化，從而避免換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，以下給出詳細(xì)解釋。
[0014]所述第一速度計(jì)數(shù)器11的時(shí)鐘端CK與無刷直流電機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)輸出端相連，所述第一速度計(jì)數(shù)器11的清零端Reset與無刷直流電機(jī)的霍爾邊沿信號(hào)(Hall Edge)輸出端相連，所述第一速度計(jì)數(shù)器11的輸出端OUT與速度寄存器13的輸入端相連。所述第一速度計(jì)數(shù)器11輸入是周期為t的內(nèi)部時(shí)鐘CK，并根據(jù)霍爾邊沿信號(hào)將計(jì)數(shù)到的霍爾邊沿信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)存入到所述速度寄存器13，之后清零準(zhǔn)備下次計(jì)數(shù)。
[0015]所述速度寄存器13的輸出端OUT與所述比較單元14的第一輸入端相連。
[0016]所述第二速度計(jì)數(shù)器12的時(shí)鐘端CK與所述時(shí)鐘信號(hào)輸出端相連，所述第二速度計(jì)數(shù)器12的輸出端OUT與所述比較單元14的第二輸入端相連；所述第二速度計(jì)數(shù)器12的清零端Reset與所述比較單元14的輸出端相連。所述第二速度計(jì)數(shù)器12輸入也是周期為t的內(nèi)部時(shí)鐘CK，其將計(jì)數(shù)到的霍爾邊沿信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)輸入到所述比較單元14，并在所述比較單元14輸出相位計(jì)數(shù)信號(hào)Step時(shí)清零準(zhǔn)備下次計(jì)數(shù)。
[0017]所述比較單元14的輸出端進(jìn)一步與所述相位計(jì)數(shù)器15的時(shí)鐘端CK相連，用于對(duì)所述速度寄存器13與所述第二速度計(jì)數(shù)器12的輸出進(jìn)行比較，并輸出相位計(jì)數(shù)信號(hào)Step至所述相位計(jì)數(shù)器15 ;輸出的相位計(jì)數(shù)信號(hào)Step同時(shí)清零所述第二速度計(jì)數(shù)器12，以使其準(zhǔn)備下次計(jì)數(shù)。當(dāng)所述第二速度計(jì)數(shù)器12計(jì)數(shù)到Hall周期的每1/^時(shí)，所述比較單元14輸出相位計(jì)數(shù)信號(hào)Step作為時(shí)鐘輸入到相位計(jì)數(shù)器15，每個(gè)Step對(duì)應(yīng)的相位為180° /2'其中，Μ為正整數(shù)，其取值根據(jù)相位控制的精度確定。
[0018]所述相位計(jì)數(shù)器15的初始化端Init與所述霍爾邊沿信號(hào)輸出端相連，用于根據(jù)霍爾邊沿信號(hào)初始化所述相位計(jì)數(shù)器；所述相位計(jì)數(shù)器15的輸出端OUT與所述輸出控制單元16相連，用于將相位計(jì)數(shù)結(jié)果輸出至所述輸出控制單元16。所述相位計(jì)數(shù)器15對(duì)比較單元14輸出的相位計(jì)數(shù)信號(hào)Step計(jì)數(shù)，并將相位計(jì)數(shù)結(jié)果輸出至所述輸出控制單元16。所述相位計(jì)數(shù)器15各輸出端的輸出組合，即相位計(jì)數(shù)結(jié)果，則是當(dāng)前的相位地址。
[0019]所述輸出控制單元16，用于根據(jù)所述相位計(jì)數(shù)結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)相位的電壓波形(Output Wave)以驅(qū)動(dòng)逆變器連續(xù)的變化，從而避免換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0020]可選的，所述輸出控制單元16進(jìn)一步包括一波形編碼表261，所述波形編碼表261存儲(chǔ)有每一相位地址所對(duì)應(yīng)的電壓波形，從而根據(jù)所述相位計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)應(yīng)的當(dāng)前相