CN107181431A - 无刷直流电机换向自动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷直流电机换向自动检测方法，包括如下步骤：步骤S1：设置霍尔位置传感器，用于检测无刷直流电机的转子位置；步骤S2：采用上三相桥臂和下三相桥臂驱动无刷直流电机，每相桥臂由一个MOS管控制通断；步骤S3：通过依次换相试错方式，确定电机换相顺序号与霍尔读数值的对应关系，获取HALL顺序表；步骤S4：根据HALL顺序表按照三相六拍运行方式进行换相，每个电周期分别导通上三相桥臂和下三相桥臂中一个MOS管。本发明通过自动换相试错的形式，在实际运行中自动识别HALL值，从而达到在任意接线下，都能由程序自动识别出HALL顺序表并保存及运行的功能，大大减小现场调试工作量。

Description

无刷直流电机换向自动检测方法

技术领域

本发明涉及一种电机换向检测方法，尤其涉及一种无刷直流电机换向自动检测方法。

背景技术

BLDC(Brushless Direct Current)方波无刷电机服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器。常用一般为三相BLDC电机。从电机结构原理上来说，BLDC电机定子和转子磁场具有相同的频率和转速，因此是同步电机的一种。

三相BLDC电机采用两相顺序通电模式产生旋转磁场，定子各相绕组的导通与否由转子位置唯一确定，以保证转子能够始终输出最大转矩。由于取消了自动换向的机械电刷，因此需要实时检测转子的空间位置，霍尔效应传感器因其较高的性价比和安装方便被广泛采用。对于两相导通的三相BLDC电机来说，每个电周期分成6个不同的通电区间，因此需要三个霍尔传感器来进行分区。霍尔传感器的每一个变化都要求导通相的实时改变，电机即按照既定的逻辑连续顺序运行。

霍尔传感器的设置和电机三相线可能会有变化，从而会导致HALL读数值的变化。因此在实际工作中，经常在接好线后，通过不断调整HALL接线的形式来使得HALL值满足预定的顺序表值。最多需要进行2*2*2，共8种接线形式调换才能达到预定的顺序表值。这对现场是一种大的工作量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无刷直流电机换向自动检测方法，能够达到在任意接线下，均可由程序自动识别出HALL顺序表并保存运行，大大减小现场调试工作量。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种无刷直流电机换向自动检测方法，包括如下步骤：步骤S1：设置霍尔位置传感器，用于检测无刷直流电机的转子位置；步骤S2：采用上三相桥臂和下三相桥臂驱动无刷直流电机，每相桥臂由一个MOS管控制通断；步骤S3：通过依次换相试错方式，确定电机换相顺序号与霍尔读数值的对应关系，获取HALL顺序表；步骤S4：根据HALL顺序表按照三相六拍运行方式进行换相，每个电周期分别导通上三相桥臂和下三相桥臂中一个MOS管。

上述的无刷直流电机换向自动检测方法，其中，所述无刷直流电机为三相永磁直流电机，所述步骤S1采用在空间呈等边三角形分布的三个霍尔位置传感器检测无刷直流电机的转子位置。

上述的无刷直流电机换向自动检测方法，其中，所述步骤S3先设置一个空HALL顺序表，并设置HALL对应表标号为0～5，然后以6为模，每次测试时，当电机静止一段时间，则换相顺序号自动加1，直至获取6个HALL换相顺序号和HALL值的对应关系并填入空HALL顺序表，从而获取HALL顺序表。

上述的无刷直流电机换向自动检测方法，其中，所述步骤S3中换相试错过程如下：首先对HALL对应表标号为0进行填表，读出此时的HALL值，然后对换相顺序号分别从1到6进行测试，如果电机旋转引起HALL值变迁；则将原先HALL值和换相顺序号存入表标号为0的表中；如果电机静止超过预设阀值，则换相顺序号自动加1继续测试，直至电机旋转；循环上述过程，获取6个换相顺序号对应的HALL值并分别存入到HALL对应表标号。

上述的无刷直流电机换向自动检测方法，其中，如果无法获取6个HALL换相顺序号和HALL值的对应关系，则判定霍尔位置传感器损坏或缺失。

上述的无刷直流电机换向自动检测方法，其中，所述预设阀值为0.5秒～3秒。

上述的无刷直流电机换向自动检测方法，其中，所述步骤S4每隔60°电角度换一个MOS管通断，通过六次电子换向控制电机旋转一圈，并输出对应电压信号控制电机转速。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的无刷直流电机换向自动检测方法，通过自动换相试错的形式，在实际运行中自动识别HALL值，从而达到在任意接线下，都能由程序自动识别出HALL顺序表并保存及运行的功能，大大减小现场调试工作量。

附图说明

图1为发明使用的直流电机定子绕组轴向示意图；

图2为发明使用的三相六拍驱动示意图；

图3为本发明的霍尔传感器输出信号与相应的导通相之间的关系图；

图4为本发明无刷直流电机换向自动检测流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为发明使用的直流电机定子绕组轴向示意图；图2为发明使用的三相六拍驱动示意图；图3为本发明无刷直流电机换向自动检测方法结构示意图。

请参见图1、图2和图3，本发明使用的无刷直流电机，可采用三相永磁直流电机，当电流从A到B时，定子绕组产生的磁场为图中A－B方向，如果电机顺时针运行，此时，永磁转子磁场应位于III区，产生的扭矩最大。当转子转过III区和IV区的交界，到达IV区时，定子绕组电流应相应改变成为从A到C，即产生的磁场成为图中A－C方向，这样，定子磁场总超前转子磁场约90°，使转子不断的向前跟进。

本发明使用的直流电机可采用三角形连接，无刷直流电机可为三相永磁直流电机，功率器件的排列顺序采用上三相桥臂MOS管Q1,Q3,Q5，下三相桥臂MOS管Q4,Q6,Q2的顺序，按照一定的逻辑关系打开6个功率器件，即可实现电机的正反转。本发明采用了三个光电式位置传感器(霍尔元件)，所述霍尔传感器在空间呈等边三角形分布，霍尔状态按RYB顺序得出，可以看出在图3中是按5462315的顺序循环往复。如果电机反方向运行，则按5132645的顺序循环往复。因此，在三相电机ABC输出位置固定的情况下，电机旋转则必定遵循一定的规律运行。

由上可见，在现场环境中，霍尔传感器和电机接线均会存在若干变数。分别如下：

1.RYB的排列顺序可能会有变化，如按YRB，YBR等顺序排列。

2.RYB的高低电平可能会相反，即存在HALL R为逻辑高时，对应的导通管分别为Q3Q5及Q1Q5，但实际反馈HALL R值为逻辑高时，实际电平值为低。

3.电机三相ABC接线可能会有变化，也会导致HALL读数值的变化。

因此，实际电机旋转时不一定会按照5462315或5132645的HALL顺序值来运转。但是无论HALL接线如何变化，电机朝一个方向正常旋转时，必然遵循固定的两相通电顺序；即如下表所示：

电机依据换相顺序号按顺序进行换相，从换相号1-6，然后再回到1，循环往复。这样电机就能正常旋转。现在需要解决的问题在于HALL读数值会根据前面变化情况而起变化。但一定是在1-6的范围里进行变化。本发明需要找出这个读数值的变化。

请继续参见图4，本发明提供一种无刷直流电机换向自动检测方法，其中，包括如下步骤：

步骤S1：设置霍尔位置传感器，用于检测无刷直流电机的转子位置；

步骤S2：采用上三相桥臂和下三相桥臂驱动无刷直流电机，每相桥臂由一个MOS管控制通断；

步骤S3：通过依次换相试错方式，确定电机换相顺序号与霍尔读数值的对应关系，获取HALL顺序表；

步骤S4：根据HALL顺序表按照三相六拍运行方式进行换相，每个电周期分别导通上三相桥臂和下三相桥臂中一个MOS管。

本发明先构造一个空表，即HALL读数值为空，而两相导通换相顺序号为固定值不动。当换相顺序号为1-6时，电机处于一个固定位置时，只有两个换相顺序号会导致电机旋转，而其他换相顺序号均不会导致电机旋转。两个换相顺序号中一个导致电机正转，另一个导致电机反转。反转时经推导仍然会得出与正转相同的一个顺序表，只是HALL读数值的对应顺序表会有排列的不同。如前面所述的5462315或5132645区别。

这样从逻辑上就可以得出，当电机处于一个固定位置时，会对应一个HALL读数，而此时只有一个换相顺序号能导致电机旋转。因此，本发明的试错填表过程如下：首先对HALL对应表标号为0进行填表，此时读出HALL值，比如3，然后进行换相顺序号试错，分别从1到6进行试错，本实施例中假设试到4，电机旋转，HALL值进行变迁到1，则将4存入表标号为0的表中。而其他的换相顺序号1-3均未导致电机旋转，每隔固定时间检查此值，未变化，则换相顺序号递增。

当HALL读数值变迁到1时，仍然按换相顺序号1-6进行试错，只有5导致电机旋转，因此将5填入表标号为1的表中。如此循环往复，共进行6次测试，则能将换相顺序号与HALL读数值的关系确定。之后即可直接按照此表根据HALL读数值进行换相即可。因为每次测试时，当电机不动一段时间，比如0.5秒至3秒，则换相顺序号自动加1，以6为模，必然会最终推出所有的6个HALL换相顺序号；所以实际运行中感觉不到程序在进行试错测试。由此实现了HALL任意接线均能正常旋转的功能。另外本发明也能自动识别HALL损坏或缺失。如果无法获取6个HALL换相顺序号和HALL值的对应关系，则可判定霍尔位置传感器损坏或缺失。

1、本发明提供的无刷直流电机换向自动检测云平台系统启动时，各门户，以及各参与者，根据全局静态配置表，生成了自己所需要用到的路由信息表。

2、智能设备里烧写2个信息：它所属的门户服务器地址，以及它自己的全局唯一云ID(你们所说的私有标识地址，这个ID是本专利方案系统按先后顺序分配的)。

2.1空闲时，该设备定时向门户服务器握手，门户服务器呢就记住了该设备的公网IP地址和端口；

2.2通信时，该设备跟自己所属的通信，发送的内容里网络层里的目标地址是：目标设备私有标识地址；门户根据第1步生成的路由信息表，就能找到下一跳，从而把消息转到下一跳，下一跳可能仍旧是本云平台系统里的门户或参与者，依次类推，最终到达目标设备所归属的门户服务器；该门户服务器根据2.1机制查表，找到目标设备的公网IP和端口，最后才能到达目标设备所在路由器，路由器再映射到本地地址。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种无刷直流电机换向自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：设置霍尔位置传感器，用于检测无刷直流电机的转子位置；

步骤S2：采用上三相桥臂和下三相桥臂驱动无刷直流电机，每相桥臂由一个MOS管控制通断；

步骤S3：通过依次换相试错方式，确定电机换相顺序号与霍尔读数值的对应关系，获取HALL顺序表；

步骤S4：根据HALL顺序表按照三相六拍运行方式进行换相，每个电周期分别导通上三相桥臂和下三相桥臂中一个MOS管。

2.如权利要求1所述的无刷直流电机换向自动检测方法，其特征在于，所述无刷直流电机为三相永磁直流电机，所述步骤S1采用在空间呈等边三角形分布的三个霍尔位置传感器检测无刷直流电机的转子位置。

3.如权利要求1所述的无刷直流电机换向自动检测方法，其特征在于，所述步骤S3先设置一个空HALL顺序表，并设置HALL对应表标号为0～5，然后以6为模，每次测试时，当电机静止一段时间，则换相顺序号自动加1，直至获取6个HALL换相顺序号和HALL值的对应关系并填入空HALL顺序表，从而获取HALL顺序表。

4.如权利要求3所述的无刷直流电机换向自动检测方法，其特征在于，所述步骤S3中换相试错过程如下：首先对HALL对应表标号为0进行填表，读出此时的HALL值，然后对换相顺序号分别从1到6进行测试，如果电机旋转引起HALL值变迁；则将原先HALL值和换相顺序号存入表标号为0的表中；如果电机静止超过预设阀值，则换相顺序号自动加1继续测试，直至电机旋转；循环上述过程，获取6个换相顺序号对应的HALL值并分别存入到HALL对应表标号。

5.如权利要求3或4所述的无刷直流电机换向自动检测方法，其特征在于，如果无法获取6个HALL换相顺序号和HALL值的对应关系，则判定霍尔位置传感器损坏或缺失。

6.如权利要求4所述的无刷直流电机换向自动检测方法，其特征在于，所述预设阀值为0.5秒～3秒。

7.如权利要求1所述的无刷直流电机换向自动检测方法，其特征在于，所述步骤S4每隔60°电角度换一个MOS管通断，通过六次电子换向控制电机旋转一圈，并输出对应电压信号控制电机转速。