專利名稱：一種無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新 型屬于電機(jī)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用越來(lái)越廣，由于其具有優(yōu)良的調(diào)速性能和明顯節(jié)能效果，因此在各個(gè)領(lǐng)域受到人們歡迎。直流無(wú)刷電機(jī)作為一種高效率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器被廣泛應(yīng)用，對(duì)于無(wú)位置傳感器式直流無(wú)刷電機(jī)換相點(diǎn)的檢測(cè)一直是人們研究的重點(diǎn)，通過(guò)對(duì)換相點(diǎn)的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。當(dāng)前廣泛采用反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法實(shí)現(xiàn)對(duì)換相點(diǎn)的檢測(cè)；其中，反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法分為兩禾中1.反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法實(shí)時(shí)采集反電動(dòng)勢(shì)電壓并進(jìn)行分壓和RC濾波，然后將其與電機(jī)中性點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果判斷生成反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)。但是該方法獲得的反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)信號(hào)比真正的換相點(diǎn)提前了 30度電角度。因此控制系統(tǒng)必須將延遲分成0到30度電角度和30到60度電角度這兩段來(lái)處理。2.直接反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)把檢測(cè)到得反電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)分壓和濾波后，再進(jìn)行AD采樣并直接送給控制系統(tǒng)。該方法雖然測(cè)量的結(jié)果較為準(zhǔn)確，但是其對(duì)延遲和采樣的處理比較復(fù)雜，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)的體積大，生產(chǎn)成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，可以實(shí)現(xiàn)有效對(duì)反電動(dòng)勢(shì)的相位進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，方法簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，包括3個(gè)檢測(cè)模塊分別為第一檢測(cè)模塊、第二檢測(cè)模塊以及第三檢測(cè)模塊；每個(gè)檢測(cè)模塊分別與電機(jī)的三相繞組中的兩個(gè)相連，其中電機(jī)輸出信號(hào)Ea和Eb輸入第一檢測(cè)模塊，電機(jī)輸出信號(hào)Eb和Ec輸入第二檢測(cè)模土夬，電機(jī)輸出信號(hào)Ea和Ec輸入第三檢測(cè)模塊；每個(gè)檢測(cè)模塊包括比較器，3個(gè)電阻，分別為第一電阻、第二電阻、第三電阻；兩個(gè)電容，分別為第一電容和第二電容；兩個(gè)反相器分別為第一反相器和第二反相器，光電耦合芯片；其中，一個(gè)輸入信號(hào)與比較器的正輸入端相連，另一個(gè)輸入信號(hào)與比較器的負(fù)輸入端相連；比較器的輸出端分別與第一反相器的輸入端以及第一電阻的一端相連，第一電阻的另一端分別與第一電容的一端、第二電阻的一端以及12V的直流電壓相連；第一電容的另一端接地；第二電阻的另一端與光電耦合芯片的第一輸入端相連，第一反相器的輸出端與光電耦合芯片的第二輸入端相連，光電耦合芯片的第一輸出端分別與第三電阻的一端以及第二反相器的輸入端相連，第三電阻的另一端接5V直流電壓并通過(guò)第二電容接地，光電耦合芯片的第二輸出端接地，第二反相器的輸出端輸出電平信號(hào)。有益效果本實(shí)用新型無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路無(wú)需對(duì)接收的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行 延時(shí)處理，所述反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路輸出的信號(hào)即為換相點(diǎn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，使用方便，生產(chǎn)成本低。

圖1為本實(shí)用新型一種無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路的示意圖。圖2為本實(shí)用新型檢測(cè)模塊的示意圖。圖3為本實(shí)用新型無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的波形。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖3所示，電機(jī)三相繞組產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)為梯形波的形式，現(xiàn)有采用過(guò)零點(diǎn)比較法通過(guò)對(duì)三相繞組輸出的方向電動(dòng)勢(shì)與Ov電壓進(jìn)行比較。由于輸出電壓在從低電平逐漸上升過(guò)程中，只有從0-轉(zhuǎn)換到0+時(shí)輸出信號(hào)，因此換相點(diǎn)信號(hào)相對(duì)于電壓上升的過(guò)零點(diǎn)存在30度電角度延遲，所以最后的延時(shí)處理時(shí)要分0到30度延時(shí)和30度到60度延時(shí)； 同時(shí)當(dāng)輸出電壓從高電平逐漸下降，同樣有一個(gè)0到30度或30度到60度電角度延時(shí)。本方法將電機(jī)三個(gè)通道產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)通過(guò)兩兩交叉比較得到的是換相點(diǎn)信號(hào)，無(wú)需要分 0到30度電角度和30度到60度電角度兩段處理，直接檢測(cè)到延遲的電角度然后經(jīng)過(guò)處理即可。直流無(wú)刷變頻器系統(tǒng)采用的是兩兩導(dǎo)通三相六狀態(tài)的PWM調(diào)制方式，橋臂下管恒通。如圖2所示為無(wú)刷直流電機(jī)定子端一相的等效電路及反電動(dòng)勢(shì)波形。其中L是相電感， R是相電阻，E是反電動(dòng)勢(shì)，Vn是電機(jī)定子繞組中性點(diǎn)對(duì)地電壓，Va、Vb、Vc是每相輸出端對(duì)地電壓。如圖3所述，建立三端電壓平衡方程為Va=Ria+L^- + Ea+Vn(1)
atVb =Rib+L^ +Eb+Vn(2)
at 1·Vc =Ric+L-^ +Ec+Vn(3)
at由于采用的是兩兩導(dǎo)通方式，所以每一瞬間只有兩相導(dǎo)通。設(shè)a相和b相導(dǎo)通，且 a+, b-(即圖中的6-1區(qū)域)，這時(shí)a、b兩相電流大小相等，方向相反，c相電流為零。則式 (3)可以簡(jiǎn)化為Vc = Ec+Vn(4)Ec = Vc-Vn(5)將式⑴，⑵相加得中性點(diǎn)電壓為Vn = 1/2 (Va+Vb) (6)再將(6)式帶入(5)中得Ec = Vc-1/2 (Va+Vb) (7)[0029]同理可得Ea = Va-1/2 (Vc+Vb) (8)Eb = Vb-1/2 (Va+Vc) (9)本方法將將電機(jī)三個(gè)通道產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)通過(guò)兩兩交叉比較得到的是換相點(diǎn)信號(hào)，無(wú)需要分0到30度電角度和30度到60度電角度兩段處理，直接檢測(cè)到延遲的電角度然后經(jīng)過(guò)處理就行了。如圖1所示，本實(shí)用新型包括3個(gè)檢測(cè)模塊分別為第一檢測(cè)模塊、第二檢測(cè)模塊以及第三檢測(cè)模塊；每個(gè)檢測(cè)模塊分別連接兩個(gè)輸入信號(hào)，Ea與第一檢測(cè)模塊中比較器U27B 的正端相連，Ec與第一檢測(cè)模塊中比較器U27B的負(fù)端相連；Eb與第二檢測(cè)模塊中比較器 U27A的正端相連，Ea與第二檢測(cè)模塊中比較器U27A的負(fù)端相連；E。與第三檢測(cè)模塊中比較器U27C的正端相連，Eb與第三檢測(cè)模塊中比較器U27A的負(fù)端相連。各檢測(cè)模塊內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相同，現(xiàn)在以Ea與Eb相連的檢測(cè)模塊進(jìn)行分析。如圖2示出，Ea與Eb對(duì)應(yīng)的保護(hù)模塊包括比較器U27A，3個(gè)電阻，分別為第一電阻R7(10KQ)、第二電阻R39(510Q)、第三電阻R52(10KQ)；兩個(gè)電容，分別為第一電容 C2 (104pf)和第二電容C5(104pf)；兩個(gè)反相器分別為第一反相器U22A以及第二反相器 U33A，光電耦合芯片UlO ；其中，電機(jī)的Eb通道與U27A的正輸入端相連，電機(jī)的Ea通道與U27A的負(fù)輸入端相連；U27A的輸出端分別與U22A的輸入端以及R7的一端相連，R7的另一端分別與C2的一端、R39的一端以及12V的直流電壓相連；C2的另一端接地；R39的另一端與UlO的第一輸入端相連，U22A的輸出端與UlO的第二輸入端相連，UlO的第一輸出端分別與R52的一端以及U33A的輸入端相連，R52的另一端接5V直流電壓并通過(guò)C5接地，UlO的第二輸出端接地，U33A的輸出端電平信號(hào)，即控制芯片的換相信號(hào)。如圖1所示上述結(jié)構(gòu)具體的工作過(guò)程為比較器U27B輸出端輸出高電平，比較器U27A輸出低電平，比較器U27C輸出端輸出高電平。其中，比較器U27A、U27B以及U27C選取芯片LM339實(shí)現(xiàn)。U27A、U27B以及U27C 輸出的電平分別經(jīng)過(guò)反相器U22F、U22A以及U22B進(jìn)行反相，其中，反相器U22F、U22A以及 U22選取芯片4069實(shí)現(xiàn)。由于各反相器輸出的電平屬于強(qiáng)電，利用3個(gè)光電耦合器把強(qiáng)電轉(zhuǎn)換成弱電的形式輸出，各光電耦合器的第一輸出端輸出的電壓分別經(jīng)過(guò)反相器U33C、U33A 以及U33B進(jìn)行反相，使其輸出電壓的電平轉(zhuǎn)換成與其對(duì)應(yīng)的比較器輸出電平形式相同。該反相器的三端輸出信號(hào)輸入控制芯片，控制芯片對(duì)接收的三端輸入信號(hào)的電平進(jìn)行對(duì)比后輸出換相點(diǎn)信號(hào)。由于本實(shí)用新型采用三個(gè)通道產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)通過(guò)兩兩交叉比較的形式，輸出信號(hào)的時(shí)刻即為電機(jī)三個(gè)通道信號(hào)轉(zhuǎn)換的時(shí)刻，因此無(wú)需再延時(shí)30度電角度。由阻容網(wǎng)絡(luò)引起的滯后就只需要考慮反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的滯后30到60度那種情況(即只可能比真正的換相點(diǎn)滯后)。處理方式可參照反電動(dòng)勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)方法滯后30到60的情況。綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，其特征在于，包括3個(gè)檢測(cè)模塊分別為第一檢測(cè)模塊、第二檢測(cè)模塊以及第三檢測(cè)模塊；每個(gè)檢測(cè)模塊分別與電機(jī)的三相繞組中的兩個(gè)相連，其中電機(jī)輸出信號(hào)fe和肪輸入第一檢測(cè)模塊，電機(jī)輸出信號(hào)肪和Ec輸入第二檢測(cè)模塊，電機(jī)輸出信號(hào)fe和Ec輸入第三檢測(cè)模塊；每個(gè)檢測(cè)模塊包括比較器，3個(gè)電阻，分別為第一電阻、第二電阻、第三電阻；兩個(gè)電容，分別為第一電容和第二電容；兩個(gè)反相器分別為第一反相器和第二反相器，光電耦合芯片；其中，一個(gè)輸入信號(hào)與比較器的正輸入端相連，另一個(gè)輸入信號(hào)與比較器的負(fù)輸入端相連；比較器的輸出端分別與第一反相器的輸入端以及第一電阻的一端相連，第一電阻的另一端分別與第一電容的一端、第二電阻的一端以及12V的直流電壓相連；第一電容的另一端接地；第二電阻的另一端與光電耦合芯片的第一輸入端相連，第一反相器的輸出端與光電耦合芯片的第二輸入端相連，光電耦合芯片的第一輸出端分別與第三電阻的一端以及第二反相器的輸入端相連，第三電阻的另一端接5V直流電壓并通過(guò)第二電容接地，光電耦合芯片的第二輸出端接地，第二反相器的輸出端輸出電平信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)位置直流無(wú)刷電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)電路，其特征在于，包括3個(gè)檢測(cè)模塊，各檢測(cè)模塊分別與電機(jī)的三相繞組中的兩個(gè)相連，其中，每相繞組分別同時(shí)連接不同的兩個(gè)檢測(cè)模塊。本方法將電機(jī)三相繞組產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)通過(guò)兩兩交叉比較得到的是換相點(diǎn)信號(hào)，延時(shí)的電角度無(wú)需要分0到30度電角度和30度到60度電角度兩段處理，直接檢測(cè)到延遲的電角度然后經(jīng)過(guò)處理就行了。實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，使用方便，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)H02P6/18GK201947215SQ201120012320
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者劉全興, 李保民 申請(qǐng)人:北京運(yùn)通恒昌驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司