CN113364355B - 一种电机驱动转换装置和三相无刷电机设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机驱动转换装置和三相无刷电机设备，包括：换相驱动电路、微控制器和霍尔信号采集电路；换相驱动电路接收单相电机驱动器提供的单相驱动信号；微控制器控制换相驱动电路将单相驱动信号转换为三相电机的三相驱动信号，以驱动三相电机；霍尔信号采集电路采集三相电机中霍尔传感器的霍尔信号；微控制器还根据霍尔信号采集电路采集的霍尔信号，控制换相驱动电路调整三相驱动信号。本发明提供的技术方案，无需改变整机控制程序和电气接口，就可将单相电机的单相驱动信号转换为三相电机的三相驱动信号，来驱动三相无刷电机的转动，具有可靠性高、转换成本低的特点。

Description

一种电机驱动转换装置和三相无刷电机设备

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机驱动转换装置和三相无刷电机设备。

背景技术

电机，俗称马达，是一种依据电磁感应定律实现电能转换或传递的电磁设备，是各种机械的动力源，目前电机已广泛应用于汽车、国防、航空航天、家用电器以及工业的各个领域。电机按照相位可以分为单相电机和三相电机，三相电机具有启动电流小、启动力矩大、启动速度快且平稳、运行电流小、没有电容、可靠性更高的优点，因此，将单相电机转化为三相电机的需求不断增高。另外，由于三相无刷电机具有摩擦阻力小、运行顺畅、噪音较小、电机磨损小、免维护的特点，受到越来越多的关注。

发明内容

本发明实施例提供了一种电机驱动转换装置和三相无刷电机设备，无需改变整机控制程序和电气接口，就可将单相电机的单相驱动信号转换为三相电机的三相驱动信号，具有可靠性高、转换成本低的特点。

第一方面，本发明实施例提供了一种电机驱动转换装置，用于将单相电机驱动器提供的单相驱动信号转换为三相电机的三相驱动信号，包括：

换相驱动电路，用于接收所述单相电机驱动器提供的所述单相驱动信号；

微控制器，用于控制所述换相驱动电路，将所述单相驱动信号转换为所述三相电机的所述三相驱动信号，以驱动所述三相电机；

霍尔信号采集电路，用于采集所述三相电机中霍尔传感器的霍尔信号；

所述微控制器还用于根据所述霍尔信号采集电路采集的所述霍尔信号，控制所述换相驱动电路调整所述三相驱动信号。

可选的，所述三相电机包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器；所述霍尔信号采集电路包括第一霍尔信号采集电路、第二霍尔信号采集电路和第三霍尔信号采集电路；所述第一霍尔信号采集电路的输入端与所述第一霍尔传感器的输出端电连接；所述第一霍尔信号采集电路用于采集所述第一霍尔传感器的霍尔信号；所述第二霍尔信号采集电路的输入端与所述第二霍尔传感器的输出端电连接；所述第二霍尔信号采集电路用于采集所述第二霍尔传感器的霍尔信号；所述第三霍尔信号采集电路的输入端与所述第三霍尔传感器的输出端电连接；所述第三霍尔信号采集电路用于采集所述第三霍尔传感器的霍尔信号；所述微控制器分别与所述第一霍尔信号采集电路的输出端、所述第二霍尔信号采集电路的输出端和所述第三霍尔信号采集电路的输出端电连接；所述微控制器用于根据所述第一霍尔传感器的霍尔信号、所述第二霍尔传感器的霍尔信号以及所述第三霍尔传感器的霍尔信号，控制所述换相驱动电路调整所述三相驱动信号。

可选的，所述第一霍尔信号采集电路包括第一滤波器和第一上拉电阻；所述第一霍尔传感器的输出端通过所述第一滤波器与所述微控制器的第一信号采集端电连接；所述微控制器的第一信号采集端还依次通过所述第一滤波器和所述第一上拉电阻与供电电源电连接；所述第二霍尔信号采集电路包括第二滤波器和第二上拉电阻；所述第二霍尔传感器的输出端通过所述第二滤波器与所述微控制器的第二信号采集端电连接；所述微控制器的第二信号采集端还依次通过所述第二滤波器和所述第二上拉电阻与所述供电电源电连接；所述第三霍尔信号采集电路包括第三滤波器和第三上拉电阻；所述第三霍尔传感器的输出端通过所述第三滤波器与所述微控制器的第三信号采集端电连接；所述微控制器的第三信号采集端还依次通过所述第三滤波器和所述第三上拉电阻与所述供电电源电连接。

可选的，所述第一滤波器、所述第二滤波器以及所述第三滤波器均为RC滤波器。

可选的，所述三相电机包括U相、V相和W相；所述换相驱动电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元和第六开关单元；所述第一开关单元的控制端与所述微控制器的第一控制端电连接，所述第一开关单元的输入端与所述单相电机驱动器的输出端电连接，所述第一开关单元的输出端与所述U相电连接；所述第一开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；所述第二开关单元的控制端与所述微控制器的第二控制端电连接，所述第二开关单元的输入端与所述U相电连接，所述第二开关单元的输出端与所述单相电机驱动器的输出端电连接；所述第二开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；所述第三开关单元的控制端与所述微控制器的第三控制端电连接，所述第三开关单元的输入端与所述单相电机驱动器的输出端电连接，所述第三开关单元的输出端与所述V相电连接；所述第三开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；所述第四开关单元的控制端与所述微控制器的第四控制端电连接，所述第四开关单元的输入端与所述V相电连接，所述第四开关单元的输出端与所述单相电机驱动器的输出端电连接；所述第四开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；所述第五开关单元的控制端与所述微控制器的第五控制端电连接，所述第五开关单元的输入端与所述单相电机驱动器的输出端电连接，所述第五开关单元的输出端与所述W相电连接；所述第五开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；所述第六开关单元的控制端与所述微控制器的第六控制端电连接，所述第六开关单元的输入端与所述W相电连接，所述第六开关单元的输出端与所述单相电机驱动器的输出端电连接；所述第六开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开。

可选的，所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元、所述第四开关单元、所述第五开关单元以及所述第六开关单元均包括光耦开关。

可选的，所述电机驱动转换装置还包括：信号转换模块，用于获取所述三相电机的编码器的三相编码信号，并将所述三相编码信号转换为单相编码信号后，反馈至所述单相电机驱动器；所述单相电机驱动器用于根据所述单相编码信号，调整所述单相驱动信号。

可选的，所述电机驱动转换装置还包括：稳压电路，用于将外部电源的电源信号分别转换为所述微控制器、所述换相驱动电路和所述霍尔信号采集电路的供电电源。

可选的，所述电机驱动转换装置还包括：通讯接口；所述微控制器通过所述通讯接口与外部设备进行通讯。

第二方面，本发明实施例还提供了一种三相无刷电机设备，包括：单相电机控制器、单相电机驱动器、三相电机、以及第一方面所述的电机驱动转换装置；其中，所述单相电机控制器用于控制所述单相电机驱动器提供所述单相驱动信号。

本发明实施例提供的技术方案，在换相驱动电路接收单相电机驱动器的单相驱动信号时，通过微控制器控制换相驱动电路将单相驱动信号转换为三相电机的三相驱动信号，以驱动三相电机转动，从而无需改变单相电机控制程序和电气接口，即可实现对三相电机的驱动，有利于简化电路结构，降低成本；同时，通过霍尔信号采集电路采集三相电机中霍尔传感器的霍尔信号，以使微控制器根据该霍尔信号调整控制换相驱动电路输出至三相电机的三相驱动信号，从而提高对三相电机驱动的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电机驱动转换装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种霍尔信号采集电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的三个霍尔传感器的霍尔信号时序图；

图4是本发明实施例提供的一种换相驱动电路的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的不同霍尔信号状态对应的三相电机的工作状态；

图6是本发明实施例提供的另一种电机驱动转换装置的结构框图；

图7是本发明实施例提供的一种三相无刷电机设备的结构框图。

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详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

正如背景技术所述，单相电机的控制装置通常包括单相电机控制器和单相电机驱动器等，通过单相电机控制器控制单相电机驱动器即可驱动单相电机进行转动。由于三相电机相对于单相电机具有启动电流小、启动力矩大、启动速度快且平稳、运行电流小、没有电容、可靠性更高等众多优点，因此三相电机成为当前各种电气设备中首选的电机结构。但是，因三相电机与单相电机的驱动逻辑和控制方式具有差异，若将原电气设备中的单相电机替换为三相电机，则需要同步替换相应的控制装置，这将增加设备成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案，在单相电机驱动器和三相电机之间设置了电机驱动转换装置，通过电机驱动转换装置将单相电机驱动器的单相驱动信号转换为可以驱动三相电机转动的三相驱动信号，避免变更原有设备的电气接口，无需改变单相电机控制器和单相电机驱动器的控制逻辑和程序，在降低转换成本的同时，能够安全稳定地驱动三相驱动电机。

以上为本发明实施例的核心思想，以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

图1是本发明实施例提供的一种电机驱动转换装置的结构框图，如图1所示，电机驱动转换装置10包括换相驱动电路110、微控制器120和霍尔信号采集电路130；换相驱动电路110用于接收单相电机驱动器20提供的单相驱动信号；微控制器120用于控制换相驱动电路110，将单相驱动信号转换为三相电机30的三相驱动信号，以驱动三相电机30；霍尔信号采集电路130用于采集三相电机30中霍尔传感器310的霍尔信号；微控制器120还用于根据霍尔信号采集电路130采集的霍尔信号，控制换相驱动电路110调整三相驱动信号。

具体的，换相驱动电路110的输入端可与单相电机驱动器20的输出端电连接，以接收单相电机驱动器20输出的单相驱动信号，换相驱动电路110的输出端与三相电机30电连接，以使换相驱动电路110将单相驱动信号转换为三相驱动信号后传输至三相电机30，驱动三相电机30进行工作；换相驱动电路110的控制端可与微控制器120的输出端电连接，即通过微控制器120控制换相驱动电路110将单相驱动信号转换为三相驱动信号；其中，微控制器120可以是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的微型控制器(MicroController Unit，MCU)，可以是具有计算、分析和处理功能的单片机。

霍尔信号采集电路130的输入端可与三相电机30中的霍尔传感器310电连接，霍尔信号采集电路130的输出端可与微控制器120电连接，霍尔信号采集电路130可实时采集三相电机30中霍尔传感器310输出的霍尔信号，并将采集到的霍尔信号发送至微控制器120，使得微控制器120通过霍尔信号采集电路130采集三相电机30在不同时刻的霍尔信号，向换相驱动电路110发送不同的控制信号，以使换相驱动电路110输出不同的三相驱动信号来驱动三相电机30。

本发明实施例，通过微控制器控制换相驱动电路将单相驱动信号转换为三相电机的三相驱动信号，以驱动三相电机转动，从而无需改变单相电机控制程序和电气接口，即可实现对三相电机的驱动，有利于简化电路结构，降低成本；同时，通过霍尔信号采集电路采集三相电机中霍尔传感器的霍尔信号，以使微控制器根据该霍尔信号调整控制换相驱动电路输出至三相电机的三相驱动信号，从而提高对三相电机驱动的可靠性。

需要说明的是，本发明实施例中描述的电机均可以为直流电机，其中，单相电机驱动器20可以为单相有刷电机的驱动器，三相电机30可以为三相无刷电机，即本发明实施例提供的技术方案，可将单相有刷电机转换为三相无刷电机，避免电刷对电机的磨损，免维护，同时还具有摩擦阻力小、运行顺畅、噪音较小的特点。

可选的，图2是本发明实施例提供的一种霍尔信号采集电路的结构示意图，参考图2，三相电机30可以包括第一霍尔传感器311、第二霍尔传感器312和第三霍尔传感器313；霍尔信号采集电路130可以包括第一霍尔信号采集电路131、第二霍尔信号采集电路132和第三霍尔信号采集电路133；第一霍尔信号采集电路131的输入端与第一霍尔传感器311的输出端电连接；第一霍尔信号采集电路131用于采集第一霍尔传感器311的霍尔信号；第二霍尔信号采集电路132的输入端与第二霍尔传感器312的输出端电连接；第二霍尔信号采集电路132用于采集第二霍尔传感器312的霍尔信号；第三霍尔信号采集电路133的输入端与第三霍尔传感器313的输出端电连接；第三霍尔信号采集电路133用于采集第三霍尔传感器313的霍尔信号；微控制器120分别与第一霍尔信号采集电路131的输出端、第二霍尔信号采集电路132的输出端和第三霍尔信号采集电路133的输出端电连接；微控制器120用于根据第一霍尔传感器311的霍尔信号、第二霍尔传感器312的霍尔信号以及第三霍尔传感器313的霍尔信号，控制换相驱动电路110调整三相驱动信号。

具体的，霍尔传感器是一种根据霍尔信号制作的磁场传感器，当有正向磁场通过时，霍尔传感器输出高电平，当有反向磁场通过时，霍尔传感器输出低电平。第一霍尔传感器311、第二霍尔传感器312和第三霍尔传感器313可均匀地分布于三相电机本体的周围，当三相电机30转动一个周期T时，三个霍尔传感器输出的霍尔信号呈现规律性变化，具有六种霍尔信号状态，图3是本发明实施例提供的三个霍尔传感器的霍尔信号时序图，将高电平标记为1，低电平标记为0，表1是本发明实施例提供的三个霍尔传感器的霍尔信号变化表。

表1是本发明实施例提供的三个霍尔传感器的霍尔信号变化表

状态	第一霍尔传感器	第二霍尔传感器	第三霍尔传感器	霍尔信号组合
					状态1	1	0	1	101
状态2	1	0	0	100
					状态3	1	1	0	110
状态4	0	1	0	010
					状态5	0	1	1	011
状态6	0	0	1	001

由此可知，通过第一霍尔信号采集电路131采集第一霍尔传感器311的霍尔信号、第二霍尔信号采集电路132采集第二霍尔传感器312的霍尔信号、以及第三霍尔信号采集电路133采集第三霍尔传感器313的霍尔信号，即可分别获知第一霍尔传感器311、第二霍尔传感器312、以及第三霍尔传感器313所在位置处的磁场方向，获知三相电机30输出信号的相位，以确定在下一时刻是否需要对三相电机30所输出的信号进行换相，从而能够使微控制器120根据各霍尔信号采集电路(第一霍尔信号采集电路131、第二霍尔信号采集电路132和第三霍尔信号采集电路133)采集的各霍尔传感器(第一霍尔传感器311、第二霍尔传感器312和第三霍尔传感器313)的霍尔信号，输出相应的控制信号至换相驱动电路110，以使换相驱动电路110能够输出不同的三相电机驱动信号，驱动三相电机30进行换相。

可选的，继续参考图2，第一霍尔信号采集电路131可以包括第一滤波器1311和第一上拉电阻R131；第一霍尔传感器311的输出端通过第一滤波器1311与微控制器120的第一信号采集端P1电连接；微控制器120的第一信号采集端P1还依次通过第一滤波器1311和第一上拉电阻R131与供电电源50电连接；第二霍尔信号采集电路132可以包括第二滤波器1321和第二上拉电阻R132；第二霍尔传感器312的输出端通过第二滤波器1321与微控制器120的第二信号采集端P2电连接；微控制器120的第二信号采集端P2还依次通过第二滤波器1321和第二上拉电阻R132与供电电源50电连接；第三霍尔信号采集电路133可以包括第三滤波器1331和第三上拉电阻R133；第三霍尔传感器313的输出端通过第三滤波器1331与微控制器120的第三信号采集端P3电连接；微控制器120的第三信号采集端P3还依次通过第三滤波器1331和第三上拉电阻R133与供电电源50电连接。

其中，第一滤波器1311、第二滤波器1321以及第三滤波器1331均可以为RC滤波器。即第一滤波器1311可以包括第一滤波电阻R1和第一滤波电容C1，第二滤波器1321可以包括第二滤波电阻R2和第二滤波电容C2，第三滤波器包1331可以包括第三滤波电阻R3和第三滤波电容R3。

具体的，通过第一滤波器1311可对第一霍尔传感器311输出的霍尔信号进行滤波处理，第二滤波器1321可对第二霍尔传感器312输出的霍尔信号进行滤波处理，第三滤波器1331可对第三霍尔传感器313输出的霍尔信号进行滤波处理，以抑制各霍尔传感器(第一霍尔传感器311、第二霍尔传感器312和第三霍尔传感器313)所输出的霍尔信号中的高频噪声；同时，第一信号采集端P1还依次通过第一滤波器1311和第一上拉电阻R131与供电电源50电连接，以在第一霍尔传感器311无霍尔信号输出时，第一信号采集端P1能够保持高电平状态，以在降低外部电流对微控制器120的干扰的同时，能够提高驱动能力；相应的，第二信号采集端P2还依次通过第二滤波器1321和第二上拉电阻R132与供电电源50电连接，以在第二霍尔传感器312无霍尔信号输出时，第二信号采集端P2能够保持高电平状态，以在降低外部电流对微控制器120的干扰的同时，能够提高驱动能力；第三信号采集端P3还依次通过第三滤波器1331和第三上拉电阻R133与供电电源50电连接，以在第三霍尔传感器313无霍尔信号输出时，第三信号采集端P3能够保持高电平状态，以在降低外部电流对微控制器120的干扰的同时，能够提高驱动能力。示例性的，供电电源50提供的供电电压可以为3.3V。

可选的，图4是本发明实施例提供的一种换相驱动电路的结构示意图，如图4所示，三相电机30可以包括U相、V相和W相；换相驱动电路110可以包括第一开关单元T1、第二开关单元T2、第三开关单元T3、第四开关单元T4、第五开关单元T5和第六开关单元T6；第一开关单元T1的控制端与微控制器120的第一控制端Q1电连接，第一开关单元T1的输入端与单相电机驱动器20的输出端电连接，第一开关单元T1的输出端与U相电连接；第一开关单元T1用于在微控制器120的控制下导通或断开；第二开关单元T2的控制端与微控制器120的第二控制端Q2电连接，第二开关单元T2的输入端与U相电连接，第二开关单元T2的输出端与单相电机驱动器20的输出端电连接；第二开关单元T2用于在微控制器120的控制下导通或断开；第三开关单元T3的控制端与微控制器120的第三控制端Q3电连接，第三开关单元T3的输入端与单相电机驱动器20的输出端电连接，第三开关单元T3的输出端与V相电连接；第三开关单元T3用于在微控制器120的控制下导通或断开；第四开关单元T4的控制端与微控制器120的第四控制端Q4电连接，第四开关单元T4的输入端与V相电连接，第四开关单元T4的输出端与单相电机驱动器20的输出端电连接；第四开关单元T4用于在微控制器120的控制下导通或断开；第五开关单元T5的控制端与微控制器120的第五控制端Q5电连接，第五开关单元T5的输入端与单相电机驱动器20的输出端电连接，第五开关单元T5的输出端与W相电连接；第五开关单元T5用于在微控制器120的控制下导通或断开；第六开关单元T6的控制端与微控制器120的第六控制端Q6电连接，第六开关单元T6的输入端与W相电连接，第六开关单元T6的输出端与单相电机驱动器20的输出端电连接；第六开关单元T6用于在微控制器120的控制下导通或断开。

其中，第一开关单元T1、第二开关单元T2、第三开关单元T3、第四开关单元T4、第五开关单元T5以及第六开关单元T6均可以包括光耦开关。

具体的，光耦开关能够实现“电—光—电”的转换，其可由发光二极管和光电开关组成，发光二极管的阳极可与供电电源50电连接，发光二极管的阴极与微控制器120对应的控制端(第一控制端Q1、第二控制端Q2、第三控制端Q3、第四控制端Q4、第五控制端Q5或第六控制端Q6)电连接。示例性的，以第一开关单元T1为例，在微控制器120的第一控制端Q1输出低电平的信号时，该低电平的信号的电压低于供电电源50的供电电压，供电电源50与微控制器120的第一控制端Q1之间形成电流通路，使得发光二极管进行发光，从而控制光电开关处于导通状态；光电开关的第一极和第二极分别作为第一开关单元T1的输入端和输出端，对应输出U相驱动信号。相应的，对于其他开关单元(第二开关单元T2、第三开关单元T3、第四开关单元T4、第五开关单元T5以及第六开关单元T6)的控制方式均与上述第一开关单元T1的控制方式类似，在此不再赘述。示例性的，每个光电开关可以包括两个N沟道MOS管。

可以理解的是，单相电机驱动器20的输出端可以包括接插件，具有两个输出端口，根据两个输出端口的电压高低实现一个输入另一个输出的转变，另外还可根据两个输出端口的电压差值的大小，实现调速。

示例性的，继续参考图3、图4和表1，三相电机30转动一个周期T，三个霍尔传感器输出的霍尔信号呈规律性变化，其可呈现六种霍尔信号状态，微控制器120通过霍尔信号采集电路130采集的霍尔信号，获知三相电机30当前输出的信号的相位，对应调整六个开关单元(第一开关单元T1、第二开关单元T2、第三开关单元T3、第四开关单元T4、第五开关单元T5以及第六开关单元T6)的导通或断开状态，进而实现三相电机30输出信号的相位调整。表2是本发明实施例提供的不同霍尔信号状态对应的开关单元的工作状态，图5是本发明实施例提供的不同霍尔信号状态对应的三相电机的工作状态。

表2是本发明实施例提供的不同霍尔信号状态对应的开关单元的工作状态

状态	霍尔信号组合	导通的开关单元	三相电机绕组的电压状态
				状态1	101	T1和T4	U(+)W(-)
状态2	100	T5和T4	V(+)W(-)
				状态3	110	T5和T2	V(+)U(-)
状态4	010	T3和T2	W(+)U(-)
				状态5	011	T3和T6	W(+)V(-)
状态6	001	T1和T6	U(+)V(-)

由此可知，若三相电机30的当前霍尔信号状态为状态1，微控制器120接收到的霍尔信号组合为101，此时可控制第一控制端Q1和第四控制端Q4输出低电平的信号，该低电平的信号的电压低于供电电源50的供电电压，以控制第一开关单元T1和第四开关单元T4导通，并控制第二控制端Q2、第三控制端Q3、第五控制端Q5和第六控制端Q6输出高电平的信号，该高电平的信号的电压高于供电电源50的供电电压，以控制第二开关单元T2、第三开关单元T3、第五开关单元T5和第六开关单元T6断开，单相电机驱动器20的单相驱动信号经过第一开关单元T1，从三相电机30的U相进入，从三相电机30的W相输出，最后经过第四开关单元T4回到单相电机驱动器20。当三相电机30需要进入下一霍尔信号状态，即状态2时，微控制器120可控制第五控制端Q5和第四控制端Q4输出低电平的信号，该低电平的信号的电压低于供电电源50的供电电压，以控制第五开关单元T5和第四开关单元T4导通，并控制第一控制端Q1、第二控制端Q2、第三控制端Q3和第六控制端Q6输出高电平的信号，该高电平的信号的电压高于供电电源50的供电电压，以控制第一开关单元T1、第二开关单元T2、第三开关单元T3和第六开关单元T6断开，如此，单相电机驱动器20的单相驱动信号就可转变为经过第五开关单元T5，从三相电机30的V相进入，从三相电机30的W相输出，最后经过第四开关单元T4回到单相电机驱动器20，如此，三相电机30的转子在磁场的作用下就可发生转动，即实现了霍尔信号状态的转换。

需要说明的是，上述仅以由状态1向状态2转变的工作过程进行描述说明，由状态2向状态3转变的工作过程、由状态3向状态4转变的工作过程、由状态4向状态5转变的工作过程、由状态5向状态6转变的工作过程、由状态6向状态1转变的工作过程与由状态1向状态2转变的工作过程相似，可参考上述描述，此处不再赘述。也就是说，通过微控制器120控制换相驱动电路110的各开关单元的导通或断开，可以实现三相电机30的霍尔信号状态由状态1-状态2-状态3-状态4-状态5-状态6-状态1……的规律性变化，即能够调整三相电机30输出信号的相位，控制三相电机30的持续转动，实现对三相电机30稳定、可靠地驱动。

可选的，图6是本发明实施例提供的另一种电机驱动转换装置的结构框图，如图6所示，该电机驱动转换装置10还可以包括：信号转换模块140，用于获取三相电机30的编码器320的三相编码信号，并将三相编码信号转换为单相编码信号后，反馈至单相电机驱动器20；单相电机驱动器20用于根据单相编码信号，调整单相驱动信号。

具体的，三相电机30的编码器320的三相编码信号可以包括三相电机30的位置信息、速度信息和电流信息等的差分信号，而单相电机驱动器20仅能够识别单相电机的单相编码信号，通过设置信号转换模块140，将三相电机30的三相编码信号转换为单相电机的单相编码信号，即可使单相电机驱动器20根据所反馈的编码信号调整单相驱动信号，以对三相电机30的驱动速度和电流进行调整。

可以理解的是，若单相电机驱动器20能够识别差分信号，则无需信号转换模块140对三相编码信号进行转换，单相电机驱动器20可直接识别三相电机30的编码器320的三相编码信号。

此外，当单相电机驱动器20采用单相电机控制器(图中未示出)进行控制时，信号转换模块140还可以将获取的三相电机30的编码器320的三相编码信号转换为单相编码信号后，反馈至单相电机控制器，以使单相电机控制器根据单相编码信号以控制单相电机驱动器调整单相驱动信号。

可选的，继续参考图6，该电机驱动转换装置10还可以包括：稳压电路150，用于将外部电源(图中未示出)的电源信号分别转换为微控制器120、换相驱动电路110和霍尔信号采集电路130的供电电源50。

具体的，稳压电路150可以是能够将外部电源转换为稳定的供电电源的稳压器，如DC-DC线性稳压器。示例性的，稳压电路150的输入端与外部电源电连接，稳压电路的输出端分别与微控制器120、换相驱动电路110和霍尔信号采集电路130电连接，稳压电路150可以作为该电机驱动转换装置10的供电电源50，将外部电源的5V电源信号转换为微控制器120、换相驱动电路110和霍尔信号采集电路130的3.3V工作电压，为微控制器120、换相驱动电路110和霍尔信号采集电路130供电。

可选的，继续参考图6，该电机驱动转换装置10还可以包括：通讯接口160；微控制器120通过通讯接口160与外部设备(图中未示出)进行通讯。

其中，通讯接口160可以通过插接的方式与外部设备电连接，通讯接口160的内部与微控制器120电连接，外部设备可以通过通讯接口160将微控制器120所需的软件程序烧录至微控制器120。优选的，通讯接口160可以包SWD(Serial Wire Debugging，串行调试)通讯接口，具有体积小、传输快、稳定可靠的优点。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种三相无刷电机设备。图7是本发明实施例提供的一种三相无刷电机设备的结构框图，如图7所示，该三相无刷电机设备1包括：单相电机控制器40、单相电机驱动器20、三相电机30、以及本发明实施例的电机驱动转换装置10；其中，单相电机控制器40用于控制单相电机驱动器20提供单相驱动信号。

具体的，单相电机控制器40通过向单相电机驱动器20发送控制信号控制单相电机驱动器20向外输出单相驱动信号，单相驱动信号传输至电机驱动转换装置10，电机驱动转换装30将单相驱动信号转换为三相驱动信号后传输至三相电机30，以驱动三相电机30转动。

本发明实施例中，单相电机控制器控制单相电机驱动器输出单相驱动信号，在换相驱动电路接收单相电机驱动器的单相驱动信号时，通过微控制器控制换相驱动电路将单相驱动信号转换为三相电机的三相驱动信号，以驱动三相电机转动，从而无需改变单相电机控制程序和电气接口，即可实现对三相电机的驱动，有利于简化电路结构，降低成本；同时，霍尔信号采集电路采集三相电机中霍尔传感器的霍尔信号，以使微控制器根据该霍尔信号调整控制换相驱动电路输出至三相电机的三相驱动信号，从而提高对三相电机驱动的可靠性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种电机驱动转换装置，用于将单相电机驱动器提供的单相驱动信号转换为三相电机的三相驱动信号，其特征在于，包括：

换相驱动电路，用于接收所述单相电机驱动器提供的所述单相驱动信号；

微控制器，用于控制所述换相驱动电路，将所述单相驱动信号转换为所述三相电机的所述三相驱动信号，以驱动所述三相电机；

霍尔信号采集电路，用于采集所述三相电机中霍尔传感器的霍尔信号；

所述微控制器还用于根据所述霍尔信号采集电路采集的所述霍尔信号，控制所述换相驱动电路调整所述三相驱动信号；

还包括：

信号转换模块，用于获取所述三相电机的编码器的三相编码信号，并将所述三相编码信号转换为单相编码信号后，反馈至所述单相电机驱动器；

所述单相电机驱动器用于根据所述单相编码信号，调整所述单相驱动信号。

2.根据权利要求1所述的电机驱动转换装置，其特征在于，所述三相电机包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器；

所述霍尔信号采集电路包括第一霍尔信号采集电路、第二霍尔信号采集电路和第三霍尔信号采集电路；

所述第一霍尔信号采集电路的输入端与所述第一霍尔传感器的输出端电连接；所述第一霍尔信号采集电路用于采集所述第一霍尔传感器的霍尔信号；

所述第二霍尔信号采集电路的输入端与所述第二霍尔传感器的输出端电连接；所述第二霍尔信号采集电路用于采集所述第二霍尔传感器的霍尔信号；

所述第三霍尔信号采集电路的输入端与所述第三霍尔传感器的输出端电连接；所述第三霍尔信号采集电路用于采集所述第三霍尔传感器的霍尔信号；

所述微控制器分别与所述第一霍尔信号采集电路的输出端、所述第二霍尔信号采集电路的输出端和所述第三霍尔信号采集电路的输出端电连接；所述微控制器用于根据所述第一霍尔传感器的霍尔信号、所述第二霍尔传感器的霍尔信号以及所述第三霍尔传感器的霍尔信号，控制所述换相驱动电路调整所述三相驱动信号。

3.根据权利要求2所述的电机驱动转换装置，其特征在于，

所述第一霍尔信号采集电路包括第一滤波器和第一上拉电阻；所述第一霍尔传感器的输出端通过所述第一滤波器与所述微控制器的第一信号采集端电连接；所述微控制器的第一信号采集端还依次通过所述第一滤波器和所述第一上拉电阻与供电电源电连接；

所述第二霍尔信号采集电路包括第二滤波器和第二上拉电阻；所述第二霍尔传感器的输出端通过所述第二滤波器与所述微控制器的第二信号采集端电连接；所述微控制器的第二信号采集端还依次通过所述第二滤波器和所述第二上拉电阻与所述供电电源电连接；

所述第三霍尔信号采集电路包括第三滤波器和第三上拉电阻；所述第三霍尔传感器的输出端通过所述第三滤波器与所述微控制器的第三信号采集端电连接；所述微控制器的第三信号采集端还依次通过所述第三滤波器和所述第三上拉电阻与所述供电电源电连接。

4.根据权利要求3所述的电机驱动转换装置，其特征在于，所述第一滤波器、所述第二滤波器以及所述第三滤波器均为RC滤波器。

5.根据权利要求1所述的电机驱动转换装置，其特征在于，所述三相电机包括U相、V相和W相；

所述换相驱动电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元和第六开关单元；

所述第一开关单元的控制端与所述微控制器的第一控制端电连接，所述第一开关单元的输入端与所述单相电机驱动器的输出端电连接，所述第一开关单元的输出端与所述U相电连接；所述第一开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；

所述第二开关单元的控制端与所述微控制器的第二控制端电连接，所述第二开关单元的输入端与所述U相电连接，所述第二开关单元的输出端与所述单相电机驱动器的输出端电连接；所述第二开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；

所述第三开关单元的控制端与所述微控制器的第三控制端电连接，所述第三开关单元的输入端与所述单相电机驱动器的输出端电连接，所述第三开关单元的输出端与所述V相电连接；所述第三开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；

所述第四开关单元的控制端与所述微控制器的第四控制端电连接，所述第四开关单元的输入端与所述V相电连接，所述第四开关单元的输出端与所述单相电机驱动器的输出端电连接；所述第四开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；

所述第五开关单元的控制端与所述微控制器的第五控制端电连接，所述第五开关单元的输入端与所述单相电机驱动器的输出端电连接，所述第五开关单元的输出端与所述W相电连接；所述第五开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开；

所述第六开关单元的控制端与所述微控制器的第六控制端电连接，所述第六开关单元的输入端与所述W相电连接，所述第六开关单元的输出端与所述单相电机驱动器的输出端电连接；所述第六开关单元用于在所述微控制器的控制下导通或断开。

6.根据权利要求5所述的电机驱动转换装置，其特征在于，所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元、所述第四开关单元、所述第五开关单元以及所述第六开关单元均包括光耦开关。

7.根据权利要求1所述的电机驱动转换装置，其特征在于，还包括：

稳压电路，用于将外部电源的电源信号分别转换为所述微控制器、所述换相驱动电路和所述霍尔信号采集电路的供电电源。

8.根据权利要求1所述的电机驱动转换装置，其特征在于，还包括：

通讯接口；所述微控制器通过所述通讯接口与外部设备进行通讯。

9.一种三相无刷电机设备，其特征在于，包括：单相电机控制器、单相电机驱动器、三相电机、以及权利要求1-8任一项所述的电机驱动转换装置；

其中，所述单相电机控制器用于控制所述单相电机驱动器提供所述单相驱动信号。

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