CN110266219A - 一种永磁同步电机旋变零位标定电路 - Google Patents

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徐文祥
周政
苑红伟
张红玉
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机旋变零位标定电路，包括三路分别采集永磁同步电机三相输出电压Ua、Ub、Uc的分压电路，三路分压电路的输出端分别连接三个比较器U1A、U1B、U5A的同相输入端，三个比较器的反相输入端接母线负极；比较器输出电压Ua’、Ub’经过异或门后的输出与比较器输出电压Uc’再异或，三路比较器输出电压经过异或逻辑的输出通过数字隔离器连接到二选一模拟开关的NO管脚；DSP发送的旋变采样信号和选择信号分别连接到二选一模拟开关的NC管脚、IN管脚；二选一模拟开关的COM管脚连接输出信号到旋变解码芯片的SAMPLE管脚。本发明可以较为快速地进行旋变零位标定，成本低、响应快、标定精度高，对于混动车型可以直接移植到PCB板上进行实时标定自学习。

Description

一种永磁同步电机旋变零位标定电路
技术领域
本发明涉及永磁电机，特别涉及一种永磁同步电机旋变零位标定电路。
背景技术
现有旋变零位标定需要将电机、电控放置在测试台架上，由实验人员操作上位机与台架，不断调试来获取旋变零位角，操作复杂、十分耗时，精度还不高；利用测功机拖动电机到一定转速来采集反电动势方法，虽精度高，但其依靠测功机等装置，实现起来也相对复杂。
最接近本专利方案的公开文献是专利《一种永磁同步电机旋变零位标定系统及标定方法》(公开号：109239635A)，该专利主要介绍的永磁同步电机旋变零位标定系统及标定方法，电机控制器的控制板上分别设计有三相反电动势采样电路、电压比较电路、旋变值锁存方式选择电路和继电器控制电路；上述方案主要偏向于实现方法的软件层面，本方案主要提出为硬件电路方案且电路简单、可靠、成本较低，主要包括有电压比较电路、异或逻辑电路、隔离电路、选择电路。
现有技术方案与本发明相比，实现起来相对复杂，成本也较高，无法做到实时自我标定学习，无法适应长期运行造成的旋变角度偏差影响。
发明内容
本发明目的是：提供一种永磁同步电机旋变零位标定电路，可以较为快速的进行旋变零位标定，成本低、响应快、标定精度高，对于混动车型可以直接移植到PCB板上进行车辆出厂后的实时标定自学习。
本发明的技术方案是：
一种永磁同步电机旋变零位标定电路，包括三路分别采集永磁同步电机三相输出电压Ua、Ub、Uc的采样电路，三路采样电路的输出端分别连接三个比较器U1A、U1B、U5A的同相输入端，三个比较器的反相输入端接母线负极，输出端分别输出电压Ua’、Ub’、Uc’；
三个比较器的输出电压Ua’、Ub’、Uc’分别连接到一个三输入异或门的三个输入端，异或门输出端通过数字隔离器连接到二选一模拟开关的NO管脚；
DSP发送的旋变采样信号和选择信号分别连接到二选一模拟开关的NC管脚、IN管脚；二选一模拟开关的COM管脚输出信号进入旋变解码芯片的SAMPLE管脚。
具体的，所述的三路采样电路，采集所有的三相反电动势过零点，利用三输入异或门将波形整合为一个波形，利用数字隔离芯片传输波形到低压侧，利用二选一模拟开关芯片选择电机控制时旋变SAMPLE信号和旋变零位校准电路产生的SAMPLE信号。
优选的，所述的三路采样电路，均采用分压电阻采集永磁同步电机三相反电动势过零点。
优选的，所述三输入异或门采用一个异或门芯片U2，异或门芯片U2内不少于两个异或门，其中一个异或门的输出管脚与另一个异或门的输入管脚短接，组成三输入异或门。
优选的，所述三个比较器的输出电压Ua’、Ub’、Uc’分别通过电阻R11、R14、R15连接到三输入异或门的三个输入端；最终Ua’、Ub’、Uc’三者异或逻辑后输出经过电阻R26进入数字隔离器，数字隔离器最终输出Uabc’信号到二选一模拟开关的SAMPLE管脚。
优选的，当二选一模拟开关选择信号为低电平时，旋变解码芯片SAMPLE信号来自DSP，此时为正常电机控制模式，可进行正常的电机控制；在电机运行到驱动信号断开时，选择将二选一模拟开关选择信号置为高电平，旋变解码芯片SAMPLE信号来自硬件零位校准电路，测量旋变零位，停止电机控制。
本发明的优点是：
(1)本发明提出的电路采用反电动势和旋变解码芯片相互搭配的方式实现对旋变零位的精准标定；
(2)本发明提出的电路成本低、占空间小且实时响应快，可直接移植到PCB板中，不影响正常电路工作；
(3)本发明提出的电路可在混动车型上实时进行旋变零位校准，防止随着车辆运行造成旋变零位变化的影响；
(4)本发明提出的电路将三相反电动势过零波形进行调理后，相比一般反电动势测量旋变方法精度更高。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为旋变零位校准原理图；
图2为旋变零位校准工作流程图；
图3为本发明的旋变零位校准电路原理图。
具体实施方式
本发明的原理是根据反电动势的大小确定转子当前的位置，如图1所示，在A相下降过零点的时候，转子在0度位置(D轴的位置)，当B相下降过零点的时候，转子在120度的位置，当C相过零点的时候，转子在240度的位置。
ua＝-ωΨfsin(ωt)
ub＝-ωΨfsin(ωt-2*π/3)
uc＝-ωΨfsin(ωt-4*π/3)
利用AD2S1210旋变解码芯片在SAMPLE下降沿时更新位置信息的特点，在反电动势过零点时通过AD2S1210旋变解码芯片读取当前转子位置，从而得到旋变零位角。
具体实施步骤如图2所示：首先给定小扭矩让电机正向加速到额定转速，关闭PWM输出，采集所有的三相反电动势过零点，利用异或门将波形整合为一个波形，利用数字隔离芯片传输波形到低压侧，利用二选一模拟开关芯片选择电机控制时旋变SAMPLE信号和旋变零位校准电路产生的SAMPLE信号。选择旋变零位校准电路产生的SAMPLE信号时，读取当前旋变解码芯片反馈的位置信号，得到旋变零位值；待到电机减速至停止状态，二选一模拟开关芯片选择电机控制时DSP给定的旋变SAMPLE信号，给定小扭矩让电机反向加速到额定转速，再重复上述操作，将正转、反转得到的旋变零位值求平均值。
如图3所示，本发明的永磁同步电机旋变零位标定电路，其中Ua、Ub、Uc为三相输出电压，Ua电压经过电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R13分压后进入比较器U1A的同相输入端，U1A的反相输入端直接接母线负，U1A比较器输出电压为Ua’；Ub电压经过电阻R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R28分压后进入比较器U1B的同相输入端，U1B的反相输入端直接接母线负，U1B比较器输出电压为Ub’；Uc电压经过电阻R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R43分压后进入比较器U5A的同相输入端，U5A的反相输入端直接接母线负，U5A比较器输出电压为Uc’。
图中U2为异或门，Ua’经过电阻R11进入异或门的1脚，Ub’经过电阻R14进入异或门的2脚，Ua’和Ub’完成异或逻辑后从2脚输出进入4脚，Uc’经过电阻R15进入5脚，最终Ua’、Ub’、Uc’三者异或逻辑后从6脚输出经过电阻R26进入数字隔离器的3脚，数字隔离器最终从6脚输出Uabc’信号；U4为二选一模拟开关，DSP发送的旋变采样信号SAMPLE_RESOLVER_DSP经过电阻R29进入U4的3脚，Uabc’经过电阻R30进入U4的1脚，DSP发送的U4选择信号SAMPLE_SELECT_DSP进入U4的6脚，4脚为选择的输出信号SAMPLE_RESOLVER进入旋变解码芯片的SAMPLE引脚。
当U4选择信号SAMPLE_SELECT_DSP为低电平时，旋变解码芯片SAMPLE信号来自DSP，此时为正常电机控制模式，可以进行正常的电机控制；
在电机运行到驱动信号断开时，可以选择将U4选择信号SAMPLE_SELECT_DSP置为高电平，旋变解码芯片SAMPLE信号来自硬件零位校准电路，此时可以测量旋变零位，不可以进行电机控制。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种永磁同步电机旋变零位标定电路，其特征在于，包括三路分别采集永磁同步电机三相输出电压Ua、Ub、Uc的分压电路，三路分压电路的输出端分别连接三个比较器U1A、U1B、U5A的同相输入端，三个比较器的反相输入端接母线负极，输出端分别输出电压Ua’、Ub’、Uc’；
三个比较器的输出电压Ua’、Ub’、Uc’分别连接到一个三输入异或门的三个输入端，异或门输出端通过数字隔离器连接到二选一模拟开关的NO管脚；
DSP发送的旋变采样信号和选择信号分别连接到二选一模拟开关的NC管脚、IN管脚；二选一模拟开关的COM管脚选择的输出信号，进入旋变解码芯片的SAMPLE管脚。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机旋变零位标定电路，其特征在于，所述的三个比较器，采集所有的三相反电动势过零点，利用三输入异或门将波形整合为一个波形，利用数字隔离器传输波形到低压侧，利用二选一模拟开关芯片选择电机控制时旋变SAMPLE信号和旋变零位校准电路产生的SAMPLE信号。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机旋变零位标定电路，其特征在于，所述的三路分压电路，均采用分压电阻采集永磁同步电机三相反电动势过零点。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机旋变零位标定电路，其特征在于，所述三输入异或门采用一个异或门芯片U2，异或门芯片U2内不少于两个异或门，其中一个异或门的输出管脚与另一个异或门的输入管脚短接，组成三输入异或门。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机旋变零位标定电路，其特征在于，所述三个比较器的输出电压Ua’、Ub’、Uc’分别通过电阻R11、R14、R15连接到三输入异或门的三个输入端；最终Ua’、Ub’、Uc’三者异或逻辑后输出经过电阻R26进入数字隔离器，数字隔离器最终输出Uabc’信号到二选一模拟开关的SAMPLE管脚。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机旋变零位标定电路，其特征在于，当二选一模拟开关选择信号为低电平时，旋变解码芯片SAMPLE信号来自DSP，此时为正常电机控制模式，可进行正常的电机控制；在电机运行到驱动信号断开时，选择将二选一模拟开关选择信号置为高电平，旋变解码芯片SAMPLE信号来自硬件零位校准电路，测量旋变零位，停止电机控制。
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