一種直流無刷電機的轉子位置檢測電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電機技術領域，具體為一種直流無刷電機的轉子位置檢測電路。
【背景技術】
[0002]永磁無刷直流電機由于其無換向火花、運行可靠、維護方便、結構簡單、無勵磁損耗等眾多優(yōu)點，自20世紀50年代出現以來，就在很多場合得到越來越廣泛的應用。傳統的永磁無刷直流電機均需一個附加的位置傳感器，用以向逆變橋提供必要的換向信號。它的存在給直流無刷電機的應用帶來很多不便:首先，位置傳感器會增加電機的體積和成本;其次，連線眾多的位置傳感器會降低電機運行的可靠性，即便是現在應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，如在密封的空調壓縮機中，由于制冷劑的強腐蝕性，常規(guī)的位置傳感器根本就無法使用;此外，傳感器的安裝精度還會影響電機的運行性能，增加生產的工藝難度。針對位置傳感器所帶來的種種不利影響，近一二十年來，永磁無刷直流電機的無位置傳感器控制一直是國內外較為熱門的研究課題。
[0003]無位置傳感器控制，在電機運轉的過程中，作為逆變橋功率器件換向導通時序的轉子位置信號仍然是需要的，只不過這種信號不再由位置傳感器來提供，而應該由新的位置信號檢測措施來代替，即以提高電路和控制的復雜性來降低電機的復雜性。所以，目前永磁無刷直流電機無位置傳感器控制研究的核心和關鍵就是架構一轉子位置信號檢測線路，從軟硬件兩個方面來間接獲得可靠的轉子位置信號，借以觸發(fā)導通相應的功率器件，驅動電機運轉。
[0004]直流無刷電機中，受定子繞組產生的合成磁場的作用，轉子沿著一定的方向轉動。電機定子上放有電樞繞組，因此，轉子一旦旋轉就會在空間形成導體切割磁力線的情況。根據電磁感應定律可知，導體切割磁力線會在導體中產生感應電熱。所以，在轉子旋轉的時候就會在定子繞組中產生感應電勢，即運動電勢，一般稱為反電動勢或反電勢。
[0005]具有梯形反電動勢波形的三相無刷直流電機主電路如圖1所示。ουτ-υ、ουτ-ν和OUT-W為全橋逆變電路的三相輸出，直接驅動電機。三個Rl電阻組成星型連接，虛擬出中性點。RF電阻為電流檢測電阻，用于電流過流保護。RA和RB電阻構成分壓網絡，形成參考電壓。中性點電壓與參考電壓比較，從而獲取到三相反向電動勢在一個電角度周期內的總共6個過零點。從圖2中可以看到OUT-U相和OUT-V相的驅動波形，第三行波形為三相中性點的波形，第四行波形為比較器的輸出波形，其中包含了反向電動勢的過零點信息。實線為比較器負輸入端的參考電壓。
[0006]上面提到的這種反電勢過零點檢測電路的優(yōu)點是結構簡單、成本低，但缺點也十分明顯。比較器負輸入端的參考電壓需要進行調整，這就必然會使檢測到的過零點與真實過零點存在一些相位誤差，導致電機運行時，或多或少的存在抖動。在同樣的負載條件下，母線電流變大，電機效率變低，發(fā)熱增加。同時在大量生產時會增加生產工序，浪費時間，從而提高成本。另外比較器檢測到的過零點波形不包含相序信息，使用時必須假設驅動相序，否則存在驅動失步的風險。

【發(fā)明內容】

[0007]為解決現有技術存在的問題，本發(fā)明提出了一種直流無刷電機的轉子位置檢測電路，對反向電動勢過零點檢測電路進行改進，使用電容分離反向電動勢中的直流信號，并將每一路反向電動勢與參考電壓進行比較，從而完成過零點檢測。
[0008]本發(fā)明的技術方案為:
[0009]所述一種直流無刷電機的轉子位置檢測電路，其特征在于:包括三組檢測電路，每組檢測電路分別檢測直流無刷電機的一相反向電動勢;在每組檢測電路中，反向電動勢輸入檢測電路，首先由電阻網絡進行分壓處理，再由電容隔開直流，然后通過阻容網絡濾波，得到以參考電壓為中心的反向電動勢信號，最后與參考電壓比較，檢測得到反向電動勢的過零點；根據三組檢測電路得到的直流無刷電機三相反向電動勢過零點，得到直流無刷電機的轉子位置。
[0010]有益效果
[0011]本發(fā)明通過檢測電路分別檢測直流無刷電機每一相的反向電動勢，在檢測電路中，通過阻容網絡將反向電動勢中的直流分量分離出去，并與固定的參考電壓進行比較，能夠獲得每一相反向電動勢的真實過零點。
[0012]與經典的檢測電路相比，此電路過零點檢測準確，提高了電機的工作效率，發(fā)熱量低。而且此電路不必對前端的阻容網絡進行調整匹配，方便靈活，雖然電路成本增加一點，但是減少了生產環(huán)節(jié)，提高了效率，平衡下來總體成本還是下降一些。
【附圖說明】
[0013I圖1:經典的反向電動勢過零點檢測電路；
[0014I圖2:過零點波形示意圖；
[0015]圖3:改進后的反向電動勢檢測電路。
【具體實施方式】
[0016]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0017]由于目前反電勢過零點檢測電路存在如【背景技術】中所述的問題，本實施例對反向電動勢檢測電路進行了改進，包括三組檢測電路，每組檢測電路分別檢測直流無刷電機的一相反向電動勢;在每組檢測電路中，反向電動勢輸入檢測電路，首先由電阻網絡進行分壓處理，再由電容隔開直流，然后通過阻容網絡濾波，得到以參考電壓為中心的反向電動勢信號，最后與參考電壓比較，檢測得到反向電動勢的過零點。
[0018]以A相反電勢為例，PA_0UTU信號通過R26和R34電阻構成的電阻分壓網絡，幅值將為原來的1/11，C15電容濾掉反電勢信號中的直流成分，再經過R31和C17構成的低通濾波網絡，得到以參考電壓CAMP_REF為中心的反電勢信號，與參考電壓CAMP_REF比較，獲得A相反電勢的過零點。
[0019]最后根據三組檢測電路得到的直流無刷電機三相反向電動勢過零點，得到直流無刷電機的轉子位置。
[0020]盡管上面已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種直流無刷電機的轉子位置檢測電路，其特征在于:包括三組檢測電路，每組檢測電路分別檢測直流無刷電機的一相反向電動勢;在每組檢測電路中，反向電動勢輸入檢測電路，首先由電阻網絡進行分壓處理，再由電容隔開直流，然后通過阻容網絡濾波，得到以參考電壓為中心的反向電動勢信號，最后與參考電壓比較，檢測得到反向電動勢的過零點；根據三組檢測電路得到的直流無刷電機三相反向電動勢過零點，得到直流無刷電機的轉子位置。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種直流無刷電機的轉子位置檢測電路，包括三組檢測電路，每組檢測電路分別檢測直流無刷電機的一相反向電動勢；在每組檢測電路中，反向電動勢輸入檢測電路，首先由電阻網絡進行分壓處理，再由電容隔開直流，然后通過阻容網絡濾波，得到以參考電壓為中心的反向電動勢信號，最后與參考電壓比較，檢測得到反向電動勢的過零點；根據三組檢測電路得到的直流無刷電機三相反向電動勢過零點，得到直流無刷電機的轉子位置。與經典的檢測電路相比，此電路過零點檢測準確，提高了電機的工作效率，發(fā)熱量低。而且此電路不必對前端的阻容網絡進行調整匹配，方便靈活。
【IPC分類】H02P6/18
【公開號】CN105515470
【申請?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
【申請人】西安航天動力測控技術研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月19日