CN105322846B - 一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置，涉及一种磁极位置检测装置，包括：电压提取与信号滤波电路(1)、过零点检测电路(2)、信号隔离电路(3)、信号整形电路(4)、锁相环电路(5)、DSP控制器(6)和可变线程选择电路(7)。永磁同步电机运行时，电压提取与信号滤波电路(1)将电机的三个相电压信号分别进行分压和滤波，过零点检测电路(2)中的电压比较器U2将滤波后的相电压信号变成过零点方波信号，电压比较器U3将滤波后的相电压信号变成过零点方波信号，DSP控制器(6)根据正交虚拟霍尔信号和正交虚拟光电码盘信号得到转子磁极位置。本发明减小了电机接线的数量，提高了系统的检测精度和可靠性。

Description

一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置

技术领域

本发明涉及一种磁极位置检测装置，特别是一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置。

背景技术

永磁同步电机具有功率密度高、转子转动惯量小、电枢电感小、运行效率高以及转轴上无滑环和电刷等优点，广泛应用在中小功率范围内的高性能运动控制领域，如机器人、CNC数控机床等应用场合。随着电力电子技术和电机控制理论的发展，以矢量控制为代表的高性能永磁同步电机闭环控制方法得到快速发展和广泛应用，而永磁同步电机控制方法的好坏，关键取决于转子磁极位置检测的准确性。

现有的永磁同步电机转子位置检测装置分为基于有位置传感器的转子位置检测装置和基于无位置传感器的转子位置检测装置两大类。基于有位置传感器的转子位置检测装置又分为两种，第一种包括：光电码盘、差动电路接收器和控制器，第二种包括：旋转变压器、旋变数字转换器和控制器。这两种装置的优点都是检测精度比较高，缺点都是会大大增加电机的体积和成本，而且需要增加电缆引出线，降低系统抗干扰能力，影响系统的可靠性。基于无位置传感器的转子位置检测装置包括：电压采集电路、电流采集电路、滤波调理电路和控制器。这种装置的优点是摒弃掉机械式传感器，通过测量电机的电压、电流等电参量，并结合电机的参数和数学模型进行一系列复杂的算法来检测电机转子的位置，可以降低电机的体积和成本，缺点是由于电机参数的变化和数学模型的不确定性，导致转子位置检测结果不准确，而且算法比较复杂，实时性差，不易实现。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置，解决永磁同步电机闭环控制中的转子磁极位置检测的问题。

一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置，包括：电压提取与信号滤波电路、过零点检测电路、信号隔离电路、信号整形电路、锁相环电路、DSP控制器和可变线程选择电路。电压提取与信号滤波电路有三个相同的支路，每一个支路均包括：电阻R_a、电阻R_b 、电阻R₂、电阻R₃、电容C₁、电容C₂、电容C₃ 和运算放大器U1；过零点检测电路包括：电压比较器U2和电压比较器U3；信号隔离电路包括：光耦UA和光耦UB；信号整形电路包括：施密特触发器UC和施密特触发器UD；锁相环电路包括：锁相环芯片A和锁相环芯片B；可变线程选择电路包括：串行计数器A、串行计数器B、数据选择器A、数据选择器B、数据选择器C、数据选择器D、反相器A、反相器B、或门A和或门B。

电机输入端子A、电机输入端子B、电机输入端子C分别与三个支路的电阻R_a的一端连接。每个支路中：电阻R_a的另一端分别与电阻R_b的一端、电容C₁的一端和电阻R₂的一端连接，电阻R_b的另一端和电容C₁的另一端分别与中性点N连接，电阻R₂的另一端分别与电容C₂的一端和电阻R₃的一端连接，电容C₂的另一端和运算放大器U1的输出端连接，电阻R₃的另一端分别与电容C₃的一端和运算放大器U1的正向输入端连接，电容C₃的另一端与中性点N连接，运算放大器U1的负向输入端与运算放大器U1的输出端连接。第一支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U2的正向输入端连接，第二支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U2的负向输入端连接，第三支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U3的负向输入端连接，电压比较器U3的正向输入端与中性点N连接。

电压比较器U2的输出端与电阻R₄的一端连接，电阻R₄的另一端与光耦UA的正输入端连接，光耦UA的负输入端与中性点N连接，光耦UA的输出端与施密特触发器UC的输入端连接，施密特触发器UC的输出端分别与锁相环芯片A的输入端和DSP控制器的输入端连接。电压比较器U3的输出端与电阻R₅的一端连接，电阻R₅的另一端与光耦UB的正输入端连接，光耦UB的负输入端与中性点N连接，光耦UB的输出端与施密特触发器UD的输入端连接，施密特触发器UD的输出端分别与锁相环芯片B的输入端和DSP控制器的输入端连接。

锁相环电路的输出端分别与可变线程电路的输入端和DSP控制器的输入端连接，DSP控制器的输出端与可变线程电路的输入端连接。锁相环芯片A的输出端与串行计数器A的输入端连接，串行计数器A的输出端分别与数据选择器A的输入端和数据选择器B的输入端连接，数据选择器A的输出端和数据选择器B的输出端均与或门A的输入端连接，或门A的输出端与锁相环芯片A的输入端连接，DSP控制器的输出端分别与数据选择器A的数据选择端与数据选择器B的数据选择端连接，DSP控制器的输出端分别与数据选择器A的片选信号端和反相器A的输入端连接，反相器A的输出端与数据选择器B的片选信号端连接。

锁相环芯片B的输出端与串行计数器B的输入端连接，串行计数器B的输出端分别与数据选择器C的输入端和数据选择器D的输入端连接，数据选择器C的输出端和数据选择器D的输出端均与或门B的输入端连接，或门B的输出端与锁相环芯片B的输入端连接，DSP控制器的输出端分别与数据选择器C的数据选择端与数据选择器D的数据选择端连接，DSP控制器的输出端分别与数据选择器C的片选信号端和反相器B的输入端连接，反相器B的输出端与数据选择器D的片选信号端连接。

永磁同步电机运行时，电压提取与信号滤波电路将电机的三个相电压信号u _AN、u _BN、u _CN分别在三个支路中进行分压和滤波，得到三个经过滤波之后的相电压信号u _A’N、u _B’N、u _C’N，过零点检测电路中的电压比较器U2将滤波后的相电压信号u _A’N、u _B’N变成过零点方波信号H_AB，电压比较器U3将滤波后的相电压信号u _C’N变成过零点方波信号H_C，信号隔离电路中的光耦UA将过零点方波信号H_AB变成隔离方波信号H_AB’，光耦UB将过零点方波信号H_C 变成隔离方波信号H_C’， 隔离方波信号H_AB’ 与隔离方波信号H_C’相互正交。信号整形电路中的施密特触发器UC将隔离方波信号H_AB’ 变成虚拟霍尔信号H_AB”， 施密特触发器UD将隔离方波信号H_C’变成虚拟霍尔信号H_C”， 虚拟霍尔信号H_AB” 与虚拟霍尔信号H_C” 相互正交。锁相环电路接收可变线程选择电路输出的两路正交反馈信号H_AB”’、H_C”’和信号整形电路输出的两路正交虚拟霍尔信号H_AB”、H_C”生成两路正交虚拟光电码盘信号：QEP_AB、QEP_C；DSP控制器根据预先设定的十进制线程值M，其中，M为2的P次方，且P为正整数，输出P值对应的四位二进制开关信号DD3DD2DD1DD0至可变线程选择电路的输入端；可变线程选择电路根据锁相环电路输出的两路正交虚拟光电码盘信号：QEP_AB、QEP_C和DSP控制器输出的四位二进制开关信号DD3DD2DD1DD0生成正交反馈信号信号H_AB”’、H_C”’， DSP控制器根据正交虚拟霍尔信号H_AB”、H_C”和正交虚拟光电码盘信号QEP_AB、QEP_C得到转子磁极位置。

本发明无需在电机端安装专门的转子位置传感器，只需从电机端子引入三根线即可，减少引线数量，降低了系统体积和系统成本，提高了检测精度和可靠性；采用电压提取与信号滤波电路对电压信号进行提取和滤波，无需电机提供中性点，省掉了电压传感器，降低了电磁干扰；可以通过软件补偿转子位置的检测偏差，无需反复拆装转子检测装置，简单灵活，实时性好，易于实现。采用锁相环电路和可变线程选择电路，可根据需要，改变正交虚拟光电码盘信号QEP_AB和QEP_C的频率，简单灵活，易于实现。

附图说明

图1 一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置的结构示意图；

图2 一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置的锁相环电路和可变线程选择电路示意图。

1.电压提取与信号滤波电路 2.过零点检测电路 3.信号隔离电路 4.信号整形电路 5.锁相环电路 6.DSP控制器 7.可变线程选择电路 8.锁相环芯片A 9.串行计数器A10.数据选择器A 11.反相器A 12.或门A 13.数据选择器B 14.锁相环芯片B 15.串行计数器B 16.数据选择器C 17.反相器B 18.和或门B 19.数据选择器D。

具体实施方式

一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置，包括：电压提取与信号滤波电路1、过零点检测电路2、信号隔离电路3、信号整形电路4、锁相环电路5、DSP控制器6和可变线程选择电路7。电压提取与信号滤波电路1有三个相同的支路，每一个支路均包括：电阻R_a、电阻R_b 、电阻R₂、电阻R₃、电容C₁、电容C₂、电容C₃ 和运算放大器U1；过零点检测电路2包括：电压比较器U2和电压比较器U3；信号隔离电路3包括：光耦UA和光耦UB；信号整形电路4包括：施密特触发器UC和施密特触发器UD；锁相环电路5包括：锁相环芯片A8和锁相环芯片B14；可变线程选择电路7包括：串行计数器A9、串行计数器B15、数据选择器A10、数据选择器B13、数据选择器C16、数据选择器D19、反相器A11、反相器B17、或门A12和或门B18。

电机输入端子A、电机输入端子B、电机输入端子C分别与三个支路的电阻R_a的一端连接。每个支路中：电阻R_a的另一端分别与电阻R_b的一端、电容C₁的一端和电阻R₂的一端连接，电阻R_b的另一端和电容C₁的另一端分别与中性点N连接，电阻R₂的另一端分别与电容C₂的一端和电阻R₃的一端连接，电容C₂的另一端和运算放大器U1的输出端连接，电阻R₃的另一端分别与电容C₃的一端和运算放大器U1的正向输入端连接，电容C₃的另一端与中性点N连接，运算放大器U1的负向输入端与运算放大器U1的输出端连接。第一支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U2的正向输入端连接，第二支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U2的负向输入端连接，第三支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U3的负向输入端连接，电压比较器U3的正向输入端与中性点N连接。

电压比较器U2的输出端与电阻R₄的一端连接，电阻R₄的另一端与光耦UA的正输入端连接，光耦UA的负输入端与中性点N连接，光耦UA的输出端与施密特触发器UC的输入端连接，施密特触发器UC的输出端分别与锁相环芯片A8的输入端和DSP控制器6的输入端连接。电压比较器U3的输出端与电阻R₅的一端连接，电阻R₅的另一端与光耦UB的正输入端连接，光耦UB的负输入端与中性点N连接，光耦UB的输出端与施密特触发器UD的输入端连接，施密特触发器UD的输出端分别与锁相环芯片B14的输入端和DSP控制器6的输入端连接。

锁相环电路5的输出端分别与可变线程电路的输入端和DSP控制器6的输入端连接，DSP控制器6的输出端与可变线程电路的输入端连接。锁相环芯片A8的输出端与串行计数器A9的输入端连接，串行计数器A9的输出端分别与数据选择器A10的输入端和数据选择器B13的输入端连接，数据选择器A10的输出端和数据选择器B13的输出端均与或门A12的输入端连接，或门A12的输出端与锁相环芯片A8的输入端连接，DSP控制器6的输出端分别与数据选择器A10的数据选择端与数据选择器B13的数据选择端连接，DSP控制器6的输出端分别与数据选择器A10的片选信号端和反相器A11的输入端连接，反相器A11的输出端与数据选择器B13的片选信号端连接。

锁相环芯片B14的输出端与串行计数器B15的输入端连接，串行计数器B15的输出端分别与数据选择器C16的输入端和数据选择器D19的输入端连接，数据选择器C16的输出端和数据选择器D19的输出端均与或门B18的输入端连接，或门B18的输出端与锁相环芯片B14的输入端连接，DSP控制器6的输出端分别与数据选择器C16的数据选择端与数据选择器D19的数据选择端连接，DSP控制器6的输出端分别与数据选择器C16的片选信号端和反相器B17的输入端连接，反相器B17的输出端与数据选择器D19的片选信号端连接。

串行计数器A9的输入信号接正交虚拟码盘信号QEP_AB，输出十二位二进制信号D11~D0；数据选择器A10的输入信号接串行计数器A9输出的二进制信号的低八位D7~D0，数据选择端接DSP控制器6输出的二进制信号DD2~DD0，片选信号端接DSP控制器6输出的二进制信号DD3，输出信号接到或门A12的一个输入端；反相器A11的输入端接DSP控制器6输出的二进制信号DD3，输出端接数据选择器B13的片选信号端；数据选择器B13的输入信号接串行计数器A9输出的二进制信号的高四位D11~D8，数据选择端接DSP控制器6输出的二进制信号DD2~DD0，输出信号接或门A12的另一个输入端；或门A12输出反馈正交信号H_AB”’至锁相环芯片A8的另一个输入端。串行计数器B15的输入信号接正交虚拟码盘信号QEP_C，输出十二位二进制信号D11~D0；数据选择器C16的输入信号接串行计数器B15输出的二进制信号的低八位D7~D0，数据选择端接DSP控制器6输出的二进制信号DD2~DD0，片选信号端接DSP控制器6输出的二进制信号DD3，输出信号接到或门B18的一个输入端；反相器B17的输入端接DSP控制器6输出的二进制信号DD3，输出端接数据选择器D19的片选信号端；数据选择器D19的输入信号接串行计数器B15输出的二进制信号的高四位D11~D8，数据选择端接DSP控制器6输出的二进制信号DD2~DD0，输出信号接到或门B18的另一个输入端；或门B18输出反馈正交信号H_C”’至锁相环芯片B14的另一个输入端。

永磁同步电机运行时，电压提取与信号滤波电路1将电机的三个相电压信号u _AN、u _BN、u _CN分别在三个支路中进行分压和滤波，得到三个经过滤波之后的相电压信号u _A’N、u _B’N、u _C’N，过零点检测电路2中的电压比较器U2将滤波后的相电压信号u _A’N、u _B’N变成过零点方波信号H_AB，电压比较器U3将滤波后的相电压信号u _C’N变成过零点方波信号H_C，信号隔离电路3中的光耦UA将过零点方波信号H_AB变成隔离方波信号H_AB’，光耦UB将过零点方波信号H_C 变成隔离方波信号H_C’， 隔离方波信号H_AB’ 与隔离方波信号H_C’相互正交。信号整形电路4中的施密特触发器UC将隔离方波信号H_AB’ 变成虚拟霍尔信号H_AB”， 施密特触发器UD将隔离方波信号H_C’变成虚拟霍尔信号H_C”， 虚拟霍尔信号H_AB” 与虚拟霍尔信号H_C” 相互正交。锁相环电路5接收可变线程选择电路7输出的两路正交反馈信号H_AB”’、H_C”’和信号整形电路4输出的两路正交虚拟霍尔信号H_AB”、H_C”生成两路正交虚拟光电码盘信号：QEP_AB、QEP_C；DSP控制器6根据预先设定的十进制线程值M，其中，M为2的P次方，且P为正整数，输出P值对应的四位二进制开关信号DD3DD2DD1DD0至可变线程选择电路7的输入端；可变线程选择电路7根据锁相环电路5输出的两路正交虚拟光电码盘信号：QEP_AB、QEP_C和DSP控制器6输出的四位二进制开关信号DD3DD2DD1DD0生成正交反馈信号信号H_AB”’、H_C”’， DSP控制器6根据正交虚拟霍尔信号H_AB”、H_C”和正交虚拟光电码盘信号QEP_AB、QEP_C即可得到转子磁极位置。

当电机正转时，过零点方波信号H_AB与虚拟霍尔信号H_AB”同相，与隔离方波信号H_AB’反相；过零点方波信号H_C与虚拟霍尔信号H_C”同相，与隔离方波信号H_C’反相；过零点方波信号H_AB与过零点方波信号H_C正交，且过零点方波信号H_AB超前过零点方波信号H_C 90°；隔离方波信号H_AB’与隔离方波信号H_C’ 正交，且隔离方波信号H_AB’超前隔离方波信号H_C’ 90°；虚拟霍尔信号H_AB”与虚拟霍尔信号H_C”正交，且虚拟霍尔信号H_AB”超前虚拟霍尔信号H_C” 90°；当电机反转时， 过零点方波信号H_AB与虚拟霍尔信号H_AB”同相，与隔离方波信号H_AB’反相；过零点方波信号H_C与虚拟霍尔信号H_C”同相，与隔离方波信号H_C’反相；过零点方波信号H_AB与过零点方波信号H_C正交，且H_AB滞后H_C 90°；隔离方波信号H_AB’与隔离方波信号H_C’正交，且H_AB’滞后H_C’ 90°；虚拟霍尔信号H_AB”与虚拟霍尔信号H_C”正交，且H_AB”滞后H_C” 90°。

当电机正转时，虚拟光电码盘信号QEP_AB的频率等于反馈正交信号H_AB”’的频率的M倍，虚拟光电码盘信号QEP_C的频率等于反馈正交信号H_C”’的频率的M倍；当电机反转时，虚拟光电码盘信号QEP_AB的频率仍然等于反馈正交信号H_AB”’的频率的M倍，虚拟光电码盘信号QEP_C的频率仍然等于反馈正交信号H_C”’的频率的M倍；由于锁相环电路5的作用，当电机正转时，反馈正交信号H_AB”’和虚拟霍尔信号H_AB”同频同相，反馈正交信号H_C”’和虚拟霍尔信号H_C”同频同相；当电机反转时，反馈正交信号H_AB”’和虚拟霍尔信号H_AB”依然同频同相，反馈正交信号H_C”’和虚拟霍尔信号H_C”依然同频同相。所以不论电机正转还是反转，虚拟光电码盘信号QEP_AB的频率等于反馈正交信号H_AB”’和虚拟霍尔信号H_AB”的频率的M倍，即一个反馈正交信号H_AB”’周期或者虚拟霍尔信号H_AB”周期对应M个虚拟光电码盘信号QEP_AB周期，虚拟光电码盘信号QEP_C的频率等于反馈正交信号H_C”’和虚拟霍尔信号H_C”的频率的M倍，即一个虚拟霍尔信号H_C”周期或者反馈正交信号H_C”’周期对应M个虚拟光电码盘信号QEP_C周期，并且虚拟光电码盘信号QEP_AB与虚拟光电码盘信号QEP_C正交，反馈正交信号H_AB”’与反馈正交信号H_C”’正交，虚拟霍尔信号H_AB”与虚拟霍尔信号H_C”正交。当电机正转时，虚拟光电码盘信号QEP_AB超前虚拟光电码盘信号QEP_C90°；当电机反转时，虚拟光电码盘信号QEP_AB滞后虚拟光电码盘信号QEP_C 90°。不论电机正转还是反转，虚拟霍尔信号H_AB”、 虚拟霍尔信号H_C”的频率都等于电机旋转电频率，并且等于正交虚拟光电码盘信号QEP_AB、QEP_C的频率的1/M倍。

DSP控制器6根据虚拟霍尔信号H_AB”、H_C”和虚拟光电码盘信号QEP_AB、QEP_C即可得到转子磁极位置。

电机正转时，转子磁极位置：

电机反转时，转子磁极位置：

其中，M为DSP控制器6预先设定的十进制线程值，x是DSP控制器6捕捉的虚拟光电码盘信号QEP_AB信号计数值，R_a、R_b、R₂、R₃分别为电压提取与信号滤波电路1中的电阻值，C₁、C₂、C₃分别为电压提取与信号滤波电路1中的电容值，ω为电机的转速。

DSP控制器6预先设定的十进制线程值M值越大，对应的P值越大，虚拟光电码盘信号QEP_AB、QEP_C对应的频率越高，检测精度也越高，但是对DSP控制器6的脉冲捕捉能力要求越高，实际应用中，根据检测精度要求和DSP控制器6的脉冲捕捉频率范围，选择合适的M值和P值。

Claims (1)

1.一种基于锁相环的永磁同步电机转子磁极位置检测装置，包括：电压提取与信号滤波电路（1）、过零点检测电路（2）、信号隔离电路（3）、信号整形电路（4）、锁相环电路（5）、DSP控制器（6）和可变线程选择电路（7）；电压提取与信号滤波电路（1）有三个相同的支路，每一个支路均包括：电阻R_a、电阻R_b 、电阻R₂、电阻R₃、电容C₁、电容C₂、电容C₃ 和运算放大器U1；过零点检测电路（2）包括：电压比较器U2和电压比较器U3；信号隔离电路（3）包括：光耦UA和光耦UB；信号整形电路（4）包括：施密特触发器UC和施密特触发器UD；锁相环电路（5）包括：锁相环芯片A（8）和锁相环芯片B（14）；可变线程选择电路（7）包括：串行计数器A（9）、串行计数器B（15）、数据选择器A（10）、数据选择器B（13）、数据选择器C（16）、数据选择器D（19）、反相器A（11）、反相器B（17）、或门A（12）和或门B（18）；

电机输入端子A、电机输入端子B、电机输入端子C分别与三个支路的电阻R_a的一端连接；每个支路中：电阻R_a的另一端分别与电阻R_b的一端、电容C₁的一端和电阻R₂的一端连接，电阻R_b的另一端和电容C₁的另一端分别与中性点N连接，电阻R₂的另一端分别与电容C₂的一端和电阻R₃的一端连接，电容C₂的另一端和运算放大器U1的输出端连接，电阻R₃的另一端分别与电容C₃的一端和运算放大器U1的正向输入端连接，电容C₃的另一端与中性点N连接，运算放大器U1的负向输入端与运算放大器U1的输出端连接；第一支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U2的正向输入端连接，第二支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U2的负向输入端连接，第三支路的运算放大器U1输出端与电压比较器U3的负向输入端连接，电压比较器U3的正向输入端与中性点N连接；

电压比较器U2的输出端与电阻R₄的一端连接，电阻R₄的另一端与光耦UA的正输入端连接，光耦UA的负输入端与中性点N连接，光耦UA的输出端与施密特触发器UC的输入端连接，施密特触发器UC的输出端分别与锁相环芯片A（8）的输入端和DSP控制器（6）的输入端连接；电压比较器U3的输出端与电阻R₅的一端连接，电阻R₅的另一端与光耦UB的正输入端连接，光耦UB的负输入端与中性点N连接，光耦UB的输出端与施密特触发器UD的输入端连接，施密特触发器UD的输出端分别与锁相环芯片B（14）的输入端和DSP控制器（6）的输入端连接；

锁相环电路（5）的输出端分别与可变线程电路的输入端和DSP控制器（6）的输入端连接，DSP控制器（6）的输出端与可变线程电路的输入端连接；锁相环芯片A（8）的输出端与串行计数器A（9）的输入端连接，串行计数器A（9）的输出端分别与数据选择器A（10）的输入端和数据选择器B（13）的输入端连接，数据选择器A（10）的输出端和数据选择器B（13）的输出端均与或门A（12）的输入端连接，或门A（12）的输出端与锁相环芯片A（8）的输入端连接，DSP控制器（6）的输出端分别与数据选择器A（10）的数据选择端与数据选择器B（13）的数据选择端连接，DSP控制器（6）的输出端分别与数据选择器A（10）的片选信号端和反相器A（11）的输入端连接，反相器A（11）的输出端与数据选择器B（13）的片选信号端连接；

锁相环芯片B（14）的输出端与串行计数器B（15）的输入端连接，串行计数器B（15）的输出端分别与数据选择器C（16）的输入端和数据选择器D（19）的输入端连接，数据选择器C（16）的输出端和数据选择器D（19）的输出端均与或门B（18）的输入端连接，或门B（18）的输出端与锁相环芯片B（14）的输入端连接，DSP控制器（6）的输出端分别与数据选择器C（16）的数据选择端与数据选择器D（19）的数据选择端连接，DSP控制器（6）的输出端分别与数据选择器C（16）的片选信号端和反相器B（17）的输入端连接，反相器B（17）的输出端与数据选择器D（19）的片选信号端连接；

永磁同步电机运行时，电压提取与信号滤波电路（1）将电机的三个相电压信号u _AN、u _BN、u _CN分别在三个支路中进行分压和滤波，得到三个经过滤波之后的相电压信号u _A’N、u _B’N、u _C’N，过零点检测电路（2）中的电压比较器U2将滤波后的相电压信号u _A’N、u _B’N变成过零点方波信号H_AB，电压比较器U3将滤波后的相电压信号u _C’N变成过零点方波信号H_C，信号隔离电路（3）中的光耦UA将过零点方波信号H_AB变成隔离方波信号H_AB’，光耦UB将过零点方波信号H_C 变成隔离方波信号H_C’， 隔离方波信号H_AB’ 与隔离方波信号H_C’相互正交；信号整形电路（4）中的施密特触发器UC将隔离方波信号H_AB’ 变成虚拟霍尔信号H_AB”， 施密特触发器UD将隔离方波信号H_C’变成虚拟霍尔信号H_C”， 虚拟霍尔信号H_AB” 与虚拟霍尔信号H_C” 相互正交；锁相环电路（5）接收可变线程选择电路（7）输出的两路正交反馈信号H_AB”’、H_C”’和信号整形电路（4）输出的两路正交虚拟霍尔信号H_AB”、H_C”生成两路正交虚拟光电码盘信号：QEP_AB、QEP_C；DSP控制器（6）根据预先设定的十进制线程值M，其中，M为2的P次方，且P为正整数，输出P值对应的四位二进制开关信号DD3DD2DD1DD0至可变线程选择电路（7）的输入端；可变线程选择电路（7）根据锁相环电路（5）输出的两路正交虚拟光电码盘信号：QEP_AB、QEP_C和DSP控制器（6）输出的四位二进制开关信号DD3DD2DD1DD0生成正交反馈信号信号H_AB”’、H_C”’， DSP控制器（6）根据正交虚拟霍尔信号H_AB”、H_C”和正交虚拟光电码盘信号QEP_AB、QEP_C得到转子磁极位置。