CN108540022A - 一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法及装置 - Google Patents

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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements

Abstract

本发明公开一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法及装置，所述方法，用电压检测器对三相绕组的端电压进行采集，由控制器对电压检测器传出的电压信号进行采样，根据采集的电压信号跳变沿触发换相中断服务，每次执行中断服务时，先判断跳变沿的方向，如果是上升沿，则控制系统延时T1时间，如果是下降沿，则控制系统延时T2时间，然后由控制器给出控制信号进行换相处理。此种换相方法具有中断服务触发精度高、可靠性好的优点，可在消磁事件的干扰下，抑制无刷直流电机换相误判事件的发生，科学简单地判断换相时刻。本发明还公开了一种实现前述抑制换相误判的方法的装置。

Description

一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法及装置
技术领域
本发明属于无刷直流电机技术领域，特别涉及一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法及装置。
背景技术
在无刷直流电机方波控制策略中，电机在每个时刻都是两相导通，一相关断。在实际换相过程中，被关断相上存在电感储能而产生续流，从而使该相绕组上产生一个与关断前完全相反的电动势，待该相电感储能消耗完后，该相上的电动势才完全只由绕阻切割磁力线产生，由于电感储能消耗较快，故被关断相的端口电压在跳变沿之前会产生一个电压脉冲，而这个电压脉冲易被单片机误判为换相信号，从而导致提前换相，大大降低了系统的运行效率及控制性能。因此，解决无刷直流电机无传感器换相误判问题具有重要的意义。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法及装置，其可正确识别换相所需的上升跳变沿。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的装置，用于避免无刷直流电机换相时出现误判；所述装置包括直流电源、三相桥式逆变器、3个耗能电路、3个电压检测器和控制器，其中三相桥式逆变器包含有3条相互并联的支路，每一条支路均包括顺序串联的上MOS管和下MOS管，上、下MOS管之间作为三相桥式逆变器的输出端，且每个上、下MOS管均反向并联1个二极管；直流电源与所述三相桥式逆变器的三条支路并联，三相桥式逆变器的三个输出端分别与对应的耗能电路串联后连接对应的无刷直流电机三相绕组；所述三个电压检测器的输入端分别连接三相桥式逆变器的三个输出端，输出端则分别连接控制器；所述控制器的9个输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的输入端和3个耗能电路中的3个IGBT的输入端，从而控制相应的功率管导通或关断。
优选的，所述耗能电路各由一个IGBT和一个电阻并联组成。
优选的，所述耗能电路用于加快消耗电机绕组由自感现象产生的电能，缩短各相在被关断时出现电压脉冲的时间。
一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判装置的方法，包括如下步骤：
步骤一、将三相桥式逆变器与直流电源并联，将三相桥式逆变器的三个输出端分别与对应的耗能电路串联后连接对应的无刷直流电机三相绕组；将三个电压检测器的输入端分别连接三相桥式逆变器的三个输出端，输出端则分别连接控制器；所述控制器的9个输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的输入端和3个耗能电路中的3个IGBT的输入端，从而控制相应的功率管导通或关断；
步骤二、控制器对电压检测器传出的电压信号进行采样，根据采集的电压信号跳变沿触发换相中断服务；
步骤三、每次执行中断服务时，先判断跳变沿的方向，如果是上升沿，则控制系统延时T1时间，如果是下降沿，则控制系统延时T2时间，然后由控制器给出控制信号进行换相处理。
优选的，所述三相桥式逆变器包含有3条相互并联的支路，每一条支路均包括顺序串联的上MOS管和下MOS管，上、下MOS管之间作为三相桥式逆变器的输出端，且每个上、下MOS管均反向并联一个二极管。
优选的，所述控制器包含有AD采集单元和PWM输出单元，AD采集单元的输入端分别连接3个电压检测器的输出端，PWM输出单元的9个输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的输入端和3个耗能电路中的3个IGBT的输入端。
优选的，所述的电压检测器是由放大电路组成，用于将无刷直流电机三相绕组端口的高电压转换为低电压以保护所述控制器。
优选的，所述的T1时间计算公式为：T1＝32/360*T，所述的T2时间计算公式为：T2＝30/360*T，其中T为当前速度下控制无刷直流电机的三相电压的周期。
优选的，所述三相桥式逆变器三相中任一相对应的桥臂中只要有1个MOS管导通，该相绕组所串联的耗能电路中的IGBT就导通，否则关断。
采用上述方案后，本发明操作简单并且有效，完全避免了电压脉冲信号对正确识别电压换相所需的上升跳变沿的影响，大大提高了装置的稳定性。
与现有技术相比，本发明的技术方案的优点和有益效果主要是：
(1)本发明技术方案中的一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的装置，通过引入耗能电路，缩短了各相在被关断时出现电压脉冲的时间，帮助了本发明技术方案中的一种无刷直流电机精确换相的方法的有效实现，提高了无刷直流电机的运行效率和稳定性。
(2)通过引入中断服务概念，完全避免了电压脉冲信号对正确识别电压换相所需的上升跳变沿的影响。
(3)本发明结构简单，成本低，安全可靠，易于安装，有效提高无传感器无刷直流电机换相的可靠性。
附图说明
图1是本发明装置的结构图；
图2是本发明方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的装置，用于避免无刷直流电机换相时出现误判，包括直流电源、3个耗能电路1、2、3、三相桥式逆变器、3个电压检测器41、42、43和控制器，其中，直流电源与三相桥式逆变器并联，三相桥式逆变器的3个输出端分别与对应的耗能电路串联后连接对应的无刷直流电机三相绕组，为了便于描述，设三相桥式逆变器的三个输出端编号为21、22、23，分别与耗能电路1、耗能电路2、耗能电路3串联后分别连接无刷直流电机的A、B、C相绕组；3个电压检测器41、42、43的输入端分别连接三相桥式逆变器的输出端21、22、23，3个电压检测器41、42、43的输出端则分别连接控制器；所述控制器包含AD采集单元和PWM输出单元，AD采集单元的输入端分别连接3个电压检测器41、42、43的输出端，PWM输出单元的9个输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的输入端和3个耗能电路中的3个IGBT的输入端，从而控制相应的功率管导通或关断。
其中，三相桥式逆变器包含有3条相互并联的支路，每一条支路均包括顺序串联的上MOS管和下MOS管，上、下MOS管之间作为三相桥式逆变器的输出端，且每个上、下MOS管均反向并联1个二极管，结合图1所示，第一支路包含上MOS管VT1和下MOS管VT4，第二支路包含上MOS管VT3和下MOS管VT6，第三支路包含上MOS管VT5和下MOS管VT2。
基于图1所示的装置，本发明还提供一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法，配合图2所示，包括如下步骤：
步骤一、连接好装置：将主要由六个MOS管组成的三相桥式逆变器与直流电源并联，将三相桥式逆变器的三个输出端21、22、23分别与对应的耗能电路1、2、3串联后分别连接无刷直流电机的A相、B相和C相绕组；将三个电压检测器41、42、43的输入端分别连接三相桥式逆变器的输出端21、22、23，输出端则分别连接控制器；所述控制器的9个输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的输入端和3个耗能电路中的3个IGBT的输入端，从而控制相应的功率管导通或关断。
步骤二、控制器对电压检测器传出的电压信号进行采样，根据采集的电压信号跳变沿触发换相中断服务。
步骤三、每次执行中断服务时，先判断跳变沿的方向，如果是上升沿，则控制系统延时T1时间，如果是下降沿，则控制系统延时T2时间，然后由控制器给出控制信号进行换相处理。
电机换相期间不断重复上述步骤。
在本实施例中，控制器的PWM输出单元输出高电平时，所述IGBT1、IGBT2、IGBT3、VT1、VT2、VT3、VT4、VT5及VT6导通，控制器的PWM输出单元输出低电平时，所述IGBT1、IGBT2、IGBT3、VT1、VT2、VT3、VT4、VT5及VT6关断。
综合上述，本发明一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法及装置，操作简单并且有效，完全避免了电压脉冲信号对正确识别电压换相所需的上升跳变沿的影响，大大提高了装置的稳定性。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的装置，用于避免无刷直流电机换相时出现误判；其特征在于：所述装置包括直流电源、三相桥式逆变器、3个耗能电路、3个电压检测器和控制器，其中三相桥式逆变器包含有3条相互并联的支路，每一条支路均包括顺序串联的上MOS管和下MOS管，上、下MOS管之间作为三相桥式逆变器的输出端，且每个上、下MOS管均反向并联1个二极管；直流电源与所述三相桥式逆变器的三条支路并联，三相桥式逆变器的三个输出端分别与对应的耗能电路串联后连接对应的无刷直流电机三相绕组；所述三个电压检测器的输入端分别连接三相桥式逆变器的三个输出端，电压检测器的输出端则分别连接控制器；所述控制器的9个输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的输入端和3个耗能电路中的3个IGBT的输入端，从而控制相应的功率管导通或关断。
2.如权利要求1所述的抑制无刷直流电机无传感器换相误判的装置，其特征在于：所述耗能电路各由一个IGBT和一个电阻并联组成。
3.如权利要求2所述的抑制无刷直流电机无传感器换相误判的装置，其特征在于：所述耗能电路用于加快消耗电机绕组由自感现象产生的电能，缩短各相在被关断时出现电压脉冲的时间。
4.如权利要求1所述的抑制无刷直流电机无传感器换相误判装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将三相桥式逆变器与直流电源并联，将三相桥式逆变器的三个输出端分别与对应的耗能电路串联后连接对应的无刷直流电机三相绕组；将三个电压检测器的输入端分别连接三相桥式逆变器的三个输出端，电压检测器的输出端则分别连接控制器；所述控制器的9个输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的输入端和3个耗能电路中的3个IGBT的输入端，从而控制相应的功率管导通或关断；
步骤二、控制器对电压检测器传出的电压信号进行采样，根据采集的电压信号跳变沿触发换相中断服务；
步骤三、每次执行中断服务时，先判断跳变沿的方向，如果是上升沿，则控制系统延时T1时间，如果是下降沿，则控制系统延时T2时间，然后由控制器给出控制信号进行换相处理。
5.如权利要求4所述的抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法，其特征在于：所述三相桥式逆变器包含有3条相互并联的支路，每一条支路均包括顺序串联的上MOS管和下MOS管，上、下MOS管之间作为三相桥式逆变器的输出端，且每个上、下MOS管均反向并联一个二极管。
6.如权利要求5所述的一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法，其特征在于：所述控制器包含有AD采集单元和PWM输出单元，AD采集单元的输入端分别连接3个电压检测器的输出端，PWM输出单元的9个输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的输入端和3个耗能电路中的3个IGBT的输入端。
7.如权利要求4所述的抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法，其特征在于：所述的电压检测器是由放大电路组成，用于将无刷直流电机三相绕组端口的高电压转换为低电压以保护所述控制器。
8.如权利要求4所述的抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法，其特征在于：所述的T1时间计算公式为：T1＝32/360*T，所述的T2时间计算公式为：T2＝30/360*T，其中T为当前速度下控制无刷直流电机的三相电压的周期。
9.如权利要求4所述的一种抑制无刷直流电机无传感器换相误判的方法，其特征在于：所述三相桥式逆变器三相中任一相对应的桥臂中只要有1个MOS管导通，该相绕组所串联的耗能电路中的IGBT就导通，否则关断。
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