CN115102434B - 一种无感三相电机反向电动势检测调制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的无感三相电机反向电动势检测调制电路，涉及集成电路领域，解决现有通过反向电动势电路，自动调节检测窗口电路，驱动三相电机的三相驱动控制电路，三者共同作用下，可将悬浮相反向电动势开窗口位置与真正反向电动势过零点位置越来越接近。改善了三相电机性能，减小了风扇的低频噪音，包括反向电动势检测电路、自动调节检测窗口电路和驱动三相电机的三相驱动控制电路依次连接；本发明可将悬浮相反向电动势开窗口时间与真正反向电动势过零点位置越来越接近，改善了三相电机性能，减小了电机风扇的低频噪音。

Description

一种无感三相电机反向电动势检测调制电路
技术领域
本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种无感三相电机反向电动势检测调制电路。
背景技术
无感三相电机按驱动分类有：方波驱动，正弦波驱动。方波驱动，这种驱动方式实现方便，易于实现电机无位置传感器控制，但低频噪音大。正弦驱动：这种驱动方式可以改善电机运行效果，使输出力矩均匀，但实现过程相对复杂。
直流无刷电机无感方式控制最大的难点并不是位置检测和换相，而是启动方式。由于电机绕组的反向电动势与转速正相关，当转速很低时，电机绕组反电动势也非常小以致很难准确检测。因此电机从零转速启动时，反向电动势法常常不能适用，必须先借助其他方法将电机拉到一定速度，使电机绕组反向电动势达到能够被检测的水平，才能切换到反向电动势法进行控制。
只有先确定了静止时转子的位置，才能决定启动时第一次应触发哪两个开关管，确定转子初始位置的过程叫做定位。现有传统方案中最常用的方法是“两相通电法定位”，给任意两相通电，并控制电机电流不致过大，通电一段时间后，转子就会转到与该通电状态对应的预知位置，完成转子定位。
发明内容
发明了一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，通过反向电动势电路，自动调节检测窗口电路，驱动三相电机的三相驱动控制电路，三者共同作用下，可将悬浮相反向电动势开窗口位置与真正反向电动势过零点位置越来越接近。改善了三相电机性能，减小了风扇的低频噪音。
本发明采用的技术方案如下：一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，包括反向电动势检测电路、自动调节检测窗口电路和驱动三相电机的三相驱动控制电路依次连接；所述反向电动势检测电路与三相电机端子相连，并与自动调节检测窗口电路连接，检测三相电机的反向电动势实现转子定位；所述自动调节检测窗口电路输入与反向电动势检测电路相连，自动调节检测窗口电路输出与三相驱动控制电路相连；所述自动调节检测窗口电路，通过自动识别电机所处的工作状态，调节用于检测反向电动势的窗口时间；所述驱动三相电机的三相驱动控制电路与自动调节检测窗口电路相连获得检测到的转子的位置信号，在通过内置驱动控制电路，实现对三相电机的控制与驱动。本申请文件中所述的三相电机即是三相电机，两者为同一表述。
进一步地，还包括设置有计时电路、叠加量电路和判断电路；所述计时电路，通过计时电路计算开启反向电动势检测窗口到检测到反向电动势时间差，调节下一个开启反向电动势检测窗口的时间；所述叠加量电路，通过叠加量电路产生递增式的叠加量，缩短反向电动势检测窗口时间；所述判断电路，通过判断电路判断反向电动势检测窗口电压状态时间，并在减小窗口时间、稳定窗口时间和开大窗口时间中进行选择。本申请文件采用的技术方案为：叠加量电路、计时电路、判断电路，三者共同时序配合下，实现自动调节反向电动势窗口时间；计时电路根据三相相邻两相反向电动势过零点之间时间差，即电角度60度，作为时间常数，计算下一次悬浮相反向电动势开窗口位置；叠加量电路产生一个随时间变化的叠加量，经过选择电路，筛选出对应时间所需要的叠加量；判断电路主要决定反向电动势开窗口时间是递减式减小，还是增大窗口时间，还是处于稳定状态。在本申请文件中，反向电动势检测电路与反向电动势检测窗口是不同术语，其中反向电动势检测电路具体进行的是与三相电机端子相连，并与自动调节检测窗口电路连接，检测三相电机的反向电动势实现转子定位；而反向电动势检测窗口是反向电动势过零之间的电角度相差30度，将30度电角度作为时间常量，通过倍频电路将时间常数划分几等份，可分段控制悬浮相的驱动模式，直至完全悬空。经过固定的时间续放电流后，反向电动势窗口被打开，而反向电动势检测窗口即是对反向电动势窗口进行检测的。
进一步地，还包括电机转动速度判断电路，电机处于稳定状态时，转速变快后，反向电动势检测窗口会通过电机转动速度判断电路将反向电动势检测窗口变大。电机转速判断电路当电机速率由稳态转变为加速状态时，反向电动势窗口时间将被迅速的拉大，避免因没足够的反向电动势窗口时间而误检测反向电动势真正的过零位置，导致电机驱动存在问题。过零检测主要目的是检测悬浮相反向电动势过零点位置。主要是通过悬浮相电压与固定电压比较给出位置信号。当检测到反向电动势实际的过零信号时，将反向电动势窗口关断，切换到下一拍驱动转态。
进一步地，还包括稳态判断电路，所述稳态判断电路在当反向电动势检测窗口电压低于预设值窗口电压时，判定反向电动势检测窗口时间处于稳态状态，当反向电动势检测窗口高于预设值窗口时间，则反向电动势检测窗口处于继续减小窗口模式。
进一步地，还包括设置有迟滞量比较器，防止电机因很小频率抖动而来回调整反向电动势检测窗口大小。
进一步地，还包括设置有选择输出电路，根据时序配合选择输出正确的叠加量。
进一步地，所述反向电动势检测电路采用比较器判断反向电动势位置，其比较器的输入端接悬浮相，另一端接三相电机的中点位置。
本发明的有益效果如下：
1.本发明一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，可将悬浮相反向电动势开窗口位置与真正反向电动势过零点位置越来越接近，改善了三相电机性能，减小了电机风扇的低频噪音。
2.本发明一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，采用的电机转速判断电路，能够避免因没足够的反向电动势窗口时间而误检测反向电动势真正的过零位置，导致电机驱动存在问题。
3.本发明一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，驱动方式实现方便，易于实现电机无位置传感器控制，可以改善电机运行效果，使输出力矩均匀，但实现过程相对简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：
图1是本发明的反向电动势开窗口示意图；
图2是本发明的自动调节反向电动势窗口电路流程图；
图3是本发明的无感三相电机反向电动势检测调制电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合图1至图3，对本发明作详细说明。
实施例1
如图3所示，一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，包括反向电动势检测电路、自动调节检测窗口电路和驱动三相电机的三相驱动控制电路依次连接；所述反向电动势检测电路与三相电机端子相连，并与自动调节检测窗口电路连接，检测三相电机的反向电动势实现转子定位；所述自动调节检测窗口电路输入与反向电动势检测电路相连，自动调节检测窗口电路输出与三相驱动控制电路相连；所述自动调节检测窗口电路，通过自动识别电机所处的工作状态，调节用于检测反向电动势的窗口位置；所述驱动三相电机的三相驱动控制电路与自动调节检测窗口电路相连获得检测到的转子的位置信号，在通过内置驱动控制电路，实现对三相电机的控制与驱动。
本发明的工作原理/工作过程为：
步骤1：三相的反向电动势图1所示，一个完整的周期需要经过六次过零，相邻两相反向电动势过零之间的电角度相差60度，将60度电角度作为时间常量，通过倍频电路将时间常数划分几等份，可分段控制悬浮相的驱动模式，直至完全悬空。经过固定的时间续放电流后，反向电动势窗口被打开，图1 所示。
步骤2：反向电动势窗口被打开后，等待反向电动势过零点位置。如果反向电动势检测电路检测到反向电动势过零点位置，则反向电动势窗口被关断，切换到下一拍的驱动模式。
步骤3：经过一段时间后，启动自动调节检测窗口电路，具体过程如下所示：
A 通过叠加量电路产生一个随时间变化的叠加量，叠加量会按照递增式增加，选择输出相应的叠加量。
B将筛选出来的叠加量加入到计时电路产生的反向电动势开窗口位置，产生新的反向电动势开窗口位置，相当于计时电路产生的反向电动势开窗口位置被滞后，减小了反向电动势窗口时间。
C新的反向电动势检测开窗口位置通过驱动三相电机的三相驱动控制电路，响应到三相输出端。
步骤4:重复步骤1、步骤2和步骤3的过程，通过多次的叠加，逐次逼近，反向电动势窗口逐渐减小，直到反向电动势窗口低于预设阈值窗口，判断电路会将此时的叠加时间锁存，认定电机处于稳定状态。下一次将锁存的叠加时间继续加入到反向电动势窗口中。稳态时，电机的速率存在微小的抖动，采用了迟滞量比较器，使反向电动势调制窗口处于稳态状态。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上进行优化，通过反向电动势窗口会根据转速反馈，相应的调节反向电动势窗口大小。如果转速突然变快时，通过转速判断电路将反向电动势窗口调大，经过一段时间后，将其叠加量加入到反向电动势开窗口位置，经过多次的叠加，逐次逼近，将电机再次调入到稳定状态。如果转速突然变慢，此时的窗口时间累计没到达预设值时，反向电动势窗口继续递减式减小，直到达到稳定状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，其特征在于，包括反向电动势检测电路、自动调节检测窗口电路和驱动三相电机的三相驱动控制电路依次连接；
所述反向电动势检测电路与三相电机端子相连，并与自动调节检测窗口电路连接，检测三相电机的反向电动势实现转子定位；
所述自动调节检测窗口电路输入与反向电动势检测电路相连，自动调节检测窗口电路输出与三相驱动控制电路相连；所述自动调节检测窗口电路，通过自动识别电机所处的工作状态，调节用于检测反向电动势的窗口时间；
所述驱动三相电机的三相驱动控制电路与自动调节检测窗口电路相连获得检测到的转子的位置信号，再通过内置驱动控制电路，实现对三相电机的控制与驱动；
还包括设置有计时电路、叠加量电路和判断电路；
所述计时电路，通过计时电路计算开启反向电动势检测窗口到检测到反向电动势时间差，调节下一个开启反向电动势检测窗口的时间；
所述叠加量电路，通过叠加量电路产生递增式的叠加量，缩短反向电动势检测窗口时间；
所述判断电路，通过判断电路判断反向电动势检测窗口时间，并在减小窗口时间、稳定窗口时间状态和开大窗口时间中进行选择。
2.根据权利要求1所述的一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，其特征在于，还包括电机转动速度判断电路，电机处于稳定状态时，转速变快后，通过电机转动速度判断电路将反向电动势检测窗口变大。
3.根据权利要求1所述的一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，其特征在于，还包括稳态判断电路，所述稳态判断电路在当反向电动势检测窗口时间低于预设值窗口时间时，判定反向电动势检测窗口时间处于稳态状态，当反向电动势检测窗口高于预设值窗口时间，则反向电动势检测窗口处于继续减小窗口时间模式。
4.根据权利要求1所述的一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，其特征在于，还包括设置有选择输出电路，根据时序配合选择输出正确的叠加量。
5.根据权利要求1所述的一种无感三相电机反向电动势检测调制电路，其特征在于，所述反向电动势检测电路采用比较器判断反向电动势位置，其比较器的输入端接悬浮相，另一端接三相电机的中点位置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108011549A (zh) * 2017-12-25 2018-05-08 峰岹科技（深圳）有限公司 无位置传感器的bldc电机换相控制方法及装置
CN114362608A (zh) * 2021-12-25 2022-04-15 江苏东成工具科技有限公司 无刷直流电机反电动势过零点检测方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005086944A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Asmo Co Ltd ブラシレスモータ
JP4880340B2 (ja) * 2006-03-29 2012-02-22 ローム株式会社 モータ駆動回路および方法ならびにそれを用いたディスク装置
CN201523349U (zh) * 2009-11-06 2010-07-07 深圳市博巨兴实业发展有限公司 中央空调控制系统
DE102010029558A1 (de) * 2010-06-01 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Nulldurchgangs eines Strangstroms einer elektronisch kommutierten elektrischen Maschine, insbesondere zur Ermittlung einer Läuferlage der elektrischen Maschine
US9391551B2 (en) * 2013-06-28 2016-07-12 Stmicroelectronics S.R.L. Apparatus to detect the zero-cross of the BEMF of a three-phase electric motor and related method
CN108233792B (zh) * 2018-01-15 2020-09-22 峰岹科技(深圳)股份有限公司 Bldc电机及其反电动势过零点采集方法和驱动装置
TWI702788B (zh) * 2019-08-07 2020-08-21 茂達電子股份有限公司 馬達驅動系統及方法
CN110868113B (zh) * 2019-11-15 2021-08-03 杭州九阳小家电有限公司 一种无刷直流电机的反电势过零检测方法、装置及吸尘器
CN114503424A (zh) * 2019-12-05 2022-05-13 罗姆股份有限公司 步进电机的驱动电路及其驱动方法、使用了它的电子设备
US11362605B2 (en) * 2020-01-29 2022-06-14 Semiconductor Components Industries, Llc Drive methods for a three-phase motor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108011549A (zh) * 2017-12-25 2018-05-08 峰岹科技（深圳）有限公司 无位置传感器的bldc电机换相控制方法及装置
CN114362608A (zh) * 2021-12-25 2022-04-15 江苏东成工具科技有限公司 无刷直流电机反电动势过零点检测方法

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