CN116381492B - 三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及三相直流无刷电机技术领域，公开了一种三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置，包括：依次连接并形成回路的微处理器、驱动单元、三相直流无刷电机、采样电阻、运放单元，以及滤波单元，其中，所述微处理器用于产生所述第一控制信号，并检测经放大和滤波后的所述母线电流信号，以根据所述母线电流信号的采样值的累加和检测所述三相直流无刷电机是否发生缺相。本申请既能够有效检测和避免电机在运行过程中因缺相而导致的电机和电机控制板损坏，又能够降低检测成本。
Description
技术领域
本申请涉及三相直流无刷电机技术领域，特别涉及三相直流无刷电机的检测技术。
背景技术
三相直流无刷电机是一种使用电子器件(例如功率晶体管)来控制电流和电压，以精确控制电机旋转速度和方向的电机。
三相直流无刷电机采用无刷结构，无需碳刷摩擦，摩擦少，损耗小，因此具有高效、高功率密度、高速性能好、寿命长、运行平稳、可编程性强等优点。同时，由于电子器件的开关状态可以精确控制，因此可以实现高精度的控制和调节。
三相直流无刷电机广泛应用于各种领域，例如，在工业生产领域，无刷电机可以应用于各种机器人、机床、自动化设备等，实现高精度、高效率的生产流程控制。在家用电器领域，无刷电机可以应用于各种家电，如风扇、空调、冰箱、洗衣机等，实现低噪音、低振动、高效能的运行。在交通运输领域，无刷电机可以应用于各种交通工具，如电动汽车、电动自行车、无人机等，实现高速、高效、低噪音的运行。在医疗设备领域，无刷电机可以应用于各种医疗设备，如医疗机器人、手术器械等，实现高精度、高效率的操作。进一步的，无刷电机还可以应用于航空航天、军事装备、机器人学、娱乐设备等领域，具有广泛的应用前景。
由此可见，三相直流无刷电机是一种高效、高精度、高可靠性的电机，具有广泛的应用领域和应用前景。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，无刷电机必将在各种领域发挥越来越重要的作用。
三相直流无刷电机采用无感方波控制，在电机运行时发生两相及以上缺相时，电机会停止运转，以避免电机和功率元器件受到损坏。而当发生一相缺相时，电机仍有可能继续运行，但此时会出现运行噪声大、工作电流异常、电机和功率元器件发热严重等问题。为了保护电机和其他元器件的安全，需要在电机运行状态下进行缺相检测保护，然而，现有的缺相检测保护的成本较高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置，既能够有效检测和避免电机在运行过程中因缺相而导致的电机和电机控制板损坏，又能够降低检测成本。
本申请公开了一种三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置，包括：依次连接并形成回路的微处理器、驱动单元、三相直流无刷电机、采样电阻、运放单元，以及滤波单元，其中，
所述驱动单元用于接收来自所述微处理器的第一控制信号，按照六步驱动时序向所述三相直流无刷电机输出第二控制信号以驱动所述三相直流无刷电机；
所述三相直流无刷电机包括六步驱动电路，其用于根据来自所述驱动单元的第二控制信号，按照所述六步驱动时序控制电机转动；
所述采样电阻用于测量所述三相直流无刷电机的母线电流，并将该母线电流信号输入到所述运放单元；
所述运放单元用于将所述母线电流信号放大，并输出到所述滤波单元；
所述滤波单元用于滤除所述母线电流信号中的高频噪声以得到稳定的母线电流信号并输出到所述微处理器；
所述微处理器用于产生所述第一控制信号，并检测经放大和滤波后的所述母线电流信号，以根据所述母线电流信号的采样值的累加和检测所述三相直流无刷电机是否发生缺相，其中，所述微处理器包括PWM模块和ADC模块，其中PWM模块用于产生所述第一控制信号，所述ADC模块用于对经放大和滤波后的所述母线电流信号进行采样、转换和检测，以根据所述母线电流信号的采样值的累加和检测所述三相直流无刷电机是否发生缺相，并且，所述微处理器中，当所述三相直流无刷电机进行换相到下一步后，对前面两步的母线电流信号的采样值的累加和进行比较，若前面两步的母线电流信号的采样值的累加和相差3倍以上，则判定所述三相直流无刷电机发生缺相情况。
在一个优选例中，所述微处理器中，以所述PWM模块触发所述ADC模块进行母线电流信号的采样，其中，所述ADC模块的采样频率与所述三相直流无刷电机的PWM载波频率一致，并且，由所述PWM模块产生的PWM信号触发ADC模块进行采样，采样点为所述PWM信号有效电平的中点位置，三相直流无刷电机以六步驱动方式工作，在每一步驱动中，所述ADC模块会对母线电流信号进行多次采样，并对所述母线电流信号的采样值进行累加，并保存所述母线电流信号的采样值的累加和，以此得到6个母线电流信号的采样值的累加和的数据。
在一个优选例中，所述微处理器中，通过程序配置有内部ADC通道，用于对经放大和滤波后的母线电流信号进行采样和转换，得到12-bit的ADC转换值，其中，最大值为4095。
在一个优选例中，所述采样电阻的电阻值在1毫欧姆到500毫欧姆之间。
在一个优选例中，所述采样电阻的电阻值为以下之一：10mΩ、20mΩ、50mΩ。
本申请实施方式中，三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置包括：依次连接并形成回路的微处理器(MCU)、驱动单元、三相直流无刷电机、采样电阻、运放单元，以及滤波单元，所述MCU用于产生所述第一控制信号，并检测经放大和滤波后的所述母线电流信号，以根据所述母线电流信号的采样值的累加和检测所述三相直流无刷电机是否发生缺相，其中，当所述三相直流无刷电机进行换相到下一步后，对前面两步的母线电流信号的累加和进行比较，若前面两步的母线电流信号的累加和相差3倍以上，则判定所述三相直流无刷电机发生缺相情况。因此，本申请的三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置既能够有效检测和避免电机在运行过程中因缺相而导致的电机和电机控制板损坏，又能够降低检测成本。
本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
图1是根据本申请第一实施方式的三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置的结构示意图。
图2是根据本申请第一实施方式的三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置的工作原理示意图。
图3是根据本申请第一实施方式的三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置的ADC采样示意图。
图4是根据本申请第一实施方式的三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置的母线电流信号的采样值累加的示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
部分概念的说明：
三相直流无刷电机，是一种电动机，它采用三相交流电源并具有直流输出，同时没有碳刷。无刷电机的转子由永磁体组成，定子上则可包括线圈绕组、电子器件、传感器和控制电路。
六步驱动，通过不断地改变电流的方向和大小来驱动电机转子的旋转。无刷直流电机通常由三个相位绕组组成，每个绕组对应一个霍尔传感器，用于检测转子位置和方向。电机控制器根据霍尔传感器的反馈信号控制每个相位绕组的电流和换相时机，以确保电流始终流向正确的绕组，从而保持转子的旋转方向和速度。在六步驱动中，电机控制器将相邻两个相位绕组之间的电流方向反转，从而产生一个旋转的磁场，推动转子旋转。一般来说，电机控制器会依次将相邻两个相位绕组之间的电流反转，完成一个完整的六步循环，从而驱动电机转子旋转。
PWM，是脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)的缩写，是一种常用的控制技术。PWM通过不断调整脉冲的宽度和周期来控制电子设备的输出电压、输出电流或输出功率等参数。PWM被广泛应用于各种电子设备的控制和调节中，例如电机控制、电源管理、照明控制、音频处理等领域。PWM技术的原理是在一个固定周期的时间内，通过改变脉冲的占空比来控制输出电压或电流。占空比指的是脉冲的高电平时间占整个周期的比例。例如，如果一个周期为1秒，脉冲高电平持续时间为0.5秒，则占空比为50％。通过调整脉冲的占空比，可以控制输出电压或电流的大小。例如，如果需要控制直流电机的转速，可以通过改变PWM的占空比来改变电机的平均电压，从而改变电机的转速。
六步驱动的母线电流采样值的累加和，在本说明书中也称为“母线电流采样值累加和”，或者“母线电流信号的采样值的累加和”。
ADC模块，即Analog-to-Digital Converter(模数转换器)，是一种电子设备，用于将模拟信号转换为数字信号。模拟信号是连续变化的，而数字信号是离散的，由一系列数字表示。ADC模块可以通过采样和量化等过程，将连续变化的模拟信号转换为一系列数字信号，以便数字信号的处理和分析。
第一控制信号，在本说明书中指由MCU的PWM模块产生并传输给驱动单元的控制信号，该控制信号是六步驱动电机所需的PWM信号。
第二控制信号，在本说明书中指由驱动单元按照六步驱动时所述三相直流无刷电机输出的驱动信号。
下面概要说明本申请的部分创新点：
本申请的发明人经过长期研究发现，当三相直流无刷电机六步方波控制中发生缺相时，该相开通时并无电流通过，此时母线电流采样值异常，因此，可通过检测母线电流采样值来判断电机是否存在缺相，现有的缺相检测方法是通过电流采样模块分别检测电机三相相电流，检测电流值来判断电机是否发生缺相，该方法需要增加三相电流采样模块，因此增加了电机控制板成本，导致缺相检测保护的成本较高。针对上述技术问题，本申请的发明人创造性地提出了一种三相直流无刷电机使用六步方波控制的缺相检测和保护方法的技术方案，通过采用MCU、驱动单元、直流无刷电机、采样电阻、运放单元以及滤波单元构成的电路来实现缺相检测和保护。其中，MCU包括PWM模块和ADC模块，用于控制电机输出和采集母线电流进行缺相检测，在具体实施过程中，通过配置ADC通道，在电机运行过程中采集母线电流的12-bit ADC转换值，并在六步驱动方波控制下，对6个输出相序的母线电流采样值进行累加保存，通过比较前两步输出的母线电流采样值的累加和来判断电机是否发生缺相。该方案减少了电路元器件和实现过程的复杂性，既能够有效检测和避免电机在运行过程中因缺相而导致的电机和电机控制板损坏，又能够降低检测成本。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
本申请的第一实施方式涉及一种三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置，其结构如图1所示，包括：依次连接并形成回路的微处理器(MCU)、驱动单元、三相直流无刷电机、采样电阻、运放单元，以及滤波单元，其中，
所述驱动单元用于接收来自MCU的第一控制信号，按照六步驱动时序向所述三相直流无刷电机输出第二控制信号以驱动所述三相直流无刷电机；
所述三相直流无刷电机包括六步驱动电路，其用于根据来自所述驱动单元的第二控制信号，按照所述六步驱动时序控制电机转动；
所述采样电阻用于测量所述三相直流无刷电机的母线电流，并将该母线电流信号输入到所述运放单元；
所述运放单元用于将所述母线电流信号放大，并输出到所述滤波单元；
所述滤波单元用于滤除所述母线电流信号中的高频噪声以得到稳定的母线电流信号并输出到所述MCU；
所述MCU用于产生所述第一控制信号，并检测经放大和滤波后的所述母线电流信号，以根据所述母线电流信号的采样值的累加和检测所述三相直流无刷电机是否发生缺相。
可选的，所述MCU包括PWM模块和ADC模块，其中PWM模块用于产生所述第一控制信号，所述ADC模块用于对经放大和滤波后的所述母线电流信号进行采样、转换和检测，以根据所述母线电流信号的采样值的累加和检测所述三相直流无刷电机是否发生缺相。
可选的，所述MCU中，当所述三相直流无刷电机进行换相到下一步后，对前面两步的母线电流信号的采样值的累加和进行比较，若前面两步的母线电流信号的采样值的累加和相差3倍以上，则判定所述三相直流无刷电机发生缺相情况。
具体的，所述MCU中，以所述PWM模块触发所述ADC模块进行母线电流信号的采样，其中，所述ADC模块的采样频率与所述三相直流无刷电机的PWM载波频率一致，并且，由所述PWM模块产生的PWM信号触发ADC模块进行采样，采样点为所述PWM信号有效电平的中点位置(如图3所示)，三相直流无刷电机以六步驱动方式工作，在每一步驱动中，所述ADC模块会对母线电流信号进行多次采样，并对所述母线电流信号的采样值进行累加，并保存所述母线电流信号的采样值的累加和，以此得到6个母线电流信号的采样值的累加和的数据。
具体的，所述MCU中，通过程序配置有内部ADC通道，用于对经放大和滤波后的母线电流信号进行采样和转换，得到12-bit的ADC转换值，其中，最大值为4095。
可选的，所述采样电阻的电阻值为以下之一：10mΩ、20mΩ、50mΩ。
为了能够更好地理解本申请的技术方案，下面结合一个具体的例子来进行说明，该例子中罗列的细节主要是为了便于理解，不作为对本申请保护范围的限制。
如图1所述，本例子的三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置，包括：依次连接并形成回路的MCU、驱动单元、三相直流无刷电机、采样电阻、运放单元，以及滤波单元，其中，
驱动单元用于接收来自MCU的第一控制信号，按照六步驱动时序输出第二控制信号驱动三相逆变桥，从而驱动三相直流无刷电机；
所述三相直流无刷电机包括六步驱动电路，其用于根据来自所述驱动单元的第二控制信号，按照所述六步驱动时序控制电机转动；
所述采样电阻用于测量所述三相直流无刷电机的母线电流，并将该母线电流信号输入到所述运放单元；
所述运放单元用于将所述母线电流信号放大，并输出到所述滤波单元；
所述滤波单元用于滤除所述母线电流信号中的高频噪声，从而得到稳定的母线电流信号并输出到所述MCU；
所述MCU包括PWM模块和ADC模块，其中PWM模块用于产生六步驱动电机所需的PWM信号，ADC模块用于检测经放大和滤波后的母线电流信号，具体实现过程如下：
程序配置内部ADC通道，用于检测经放大和滤波后的母线电流，得到12-bit的ADC转换值，最大值为4095。在芯片的控制程序中，通过编程的方式将内部ADC通道与外部电路连接起来，从而实现对外部电路信号的采样和转换。具体来说，通过对芯片的寄存器进行配置，可以选择采样的通道、采样的精度和采样的时钟等参数，从而实现对电路信号的采样和转换。在三相直流无刷电机的控制中，通过程序配置内部ADC通道来实现对母线电流的采样和转换。
程序为六步换相控制，配置一个PWM周期触发ADC采样一次母线电流，同一步输出，将多次ADC采样值进行累加，并保存数据；
当电机进行换相到下一步后，对前面两步的母线电流累加和进行比较，若该两个数据相差3倍以上，则判定电机发生缺相情况。
具体地说，使用六步换相控制算法来驱动直流无刷电机。在这个算法中，电机输出相序按照AB、AC、BC、BA、CA、CB的顺序依次切换。这个算法是一种驱动方式，用于控制三相无刷直流电机的旋转方向和速度。进一步的，程序通过配置MCU内部PWM模块，以电机PWM周期为触发点，定时触发ADC模块进行母线电流采样。在电机每一步驱动中，会采集多次母线电流数据，并对这些数据进行累加，并保存数据。在电机运行的过程中，程序会对前两步的母线电流数据进行累加，获得“母线电流采样值累加和”，然后进行比较。如果这两个累加和的差异超过了3倍，就认为电机发生了缺相，需要进行相应的保护措施。
举例来说，如图2-4所示，本例子的“母线电流采样值累加和”可通过以下方法计算：
S1：首先，需要配置MCU的ADC通道，以便在电机运行时对母线电流进行采集。采集到的数据，即，在电机运行时的母线电流信号是一个12位的ADC转换值，其最大值为4095。
S2：ADC采样频率与电机PWM载波频率一致，由芯片内部寄存器配置PWM触发ADC采样，采样点为PWM有效电平的中点位置。当ADC转换完成时，芯片MCU进入ADC转换完成中断，获取该次ADC转换值，即，母线电流采样值。
在电机控制中，PWM信号是用来控制电机的速度和方向的。而ADC模块则是将模拟信号转换为数字信号的电路。在本申请的发明中，ADC用于采集电机运行过程中的母线电流的模拟信号，并将其转换为数字信号进行处理。
为了确保ADC采样到的电流值准确可靠，需要将ADC采样频率与电机PWM载波频率保持一致。为实现这一目的，可以使用芯片内部的定时器和计数器来产生PWM载波信号，同时设置PWM信号和ADC转换的同步触发。具体地，MCU内部的寄存器可以用来配置PWM触发ADC采样的时机，使得ADC转换发生在PWM有效电平的中点位置。这样，就可以保证ADC采样到的电流值是PWM载波周期内的平均值，从而提高了采样精度。
当ADC完成一次转换时，MCU会进入ADC转换完成中断，并获取该次ADC转换值。在本申请中，每个PWM周期只进行一次ADC采样，而采样时刻是在PWM有效电平的中点位置，因此，MCU可以获得每个PWM周期的母线电流采样值，并将其保存下来进行后续的处理。
S3：直流无刷电机方波控制电机转动一个周期共有6个输出相序，分别为AB、AC、BC、BA、CA、CB。定义6个变量IAB、IAC、IBC、IBA、ICA、ICB用于保存电机6个输出相序对应的“母线电流采样值累加和”。
在三相直流无刷电机的六步驱动控制模式下，电机的输出信号有6个相序：AB、AC、BC、BA、CA、CB。其中，A、B、C代表电机的三个相，而AB、AC、BC、BA、CA、CB则表示相序。每个相序代表了电机中的两个相同时通电，第三个相则不通电。例如，在AB相序中，A相和B相同时通电，而C相则不通电。在六步驱动控制模式下，电机一圈(360度)的旋转被分成了6个步骤，每一步控制一个相序的通断，从而控制电机的转动。
为了检测电机中是否存在缺相的情况，需要在每一个步骤中测量电机的母线电流，并将其累加起来以便后续的比较。因此，在S3中，定义了6个变量：IAB、IAC、IBC、IBA、ICA、ICB，用于保存电机的6个相序对应的“母线电流采样值累加和”。具体来说，在每个相序的控制过程中，将采集到的母线电流值累加到对应的变量中。例如，在AB相序中，将采集到的母线电流值累加到变量IAB中。这样，在电机一圈(360度)的旋转过程中，就可以得到每个相序的“母线电流采样值累加和”，并将其用于判断电机中是否存在缺相的情况。
S4：电机转一圈，会有六步驱动。以六步驱动中的其中一步，输出相为AB时为例，计算IAB，在此期间PWM模块会触发n次ADC模块转换进行母线电流采集，当每次ADC模块转换完成后，芯片MCU获取ADC转换值并累加到IAB中，即IAB＝I1+I2+……+In-1+In，以同样方法可得IAB、IAC、IBC、IBA、ICA、ICB。
电机转一圈，6个输出相序的作用时间分别以T1、T2、T3、T4、T5、T6表示。这个步骤是为了计算每个输出相序的“母线电流采样值累加和”。以电机输出相序AB为例，计算IAB，需要在T1的时间内对该相序的母线电流进行采集，并将采集到的母线电流值进行累加。
在T1时间内，MCU的PWM输出对应相序AB，同时触发n次ADC采样，得到n个母线电流的采样值。在每次ADC转换完成后，芯片MCU获取该次ADC转换值并将其累加到变量IAB中。通过这种方法，可以计算出每个输出相序对应的“母线电流采样值累加和”，即IAB、IAC、IBC、IBA、ICA、ICB。
可选的，采样电阻的参数范围取决于具体应用的需求，一般根据电机的额定电流和采样电压来确定。在本申请的实施例中，采样电阻的电阻值可以在1毫欧姆到500毫欧姆之间，例如，可以是10mΩ、20mΩ、50mΩ等，具体数值可根据具体的电机参数和电路设计要求进行选择。
参见图2，MCU中PWM模块按六步驱动时序输出信号驱动三相逆变桥从而驱动三相直流无刷电机，其驱动时序为AB->AC->BC->BA->CA->CB。当电机正常工作时，母线电流流经采样电阻，经过运算放大器，再经过低通滤波器，输入到芯片MCU的ADC通道进行采样，芯片MCU记录六步驱动的母线电流采样值的累加和分别为：IAB、IAC、IBC、IBA、ICA、ICB。假设电机C相缺相，则六步驱动中的IAB、IBA采样值正常，而IAC、IBC、ICA、ICB采样值异常。可根据电机当前输出状态，比较前两步输出的母线电流采样值的累加和来判断电机是否发生缺相，判断条件如下表1说明。
表1
技术效果：
本实施例的三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置既能够有效检测和避免电机在运行过程中因缺相而导致的电机和电机控制板损坏，又能够降低检测成本。
需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本申请的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。
Claims (2)
1.一种三相直流无刷电机在运行中发生缺相的检测装置，包括：依次连接并形成回路的微处理器、驱动单元、三相直流无刷电机、采样电阻、运放单元，以及滤波单元，其中，
所述驱动单元用于接收来自所述微处理器的第一控制信号，按照六步驱动时序向所述三相直流无刷电机输出第二控制信号以驱动所述三相直流无刷电机；
所述三相直流无刷电机包括六步驱动电路，其用于根据来自所述驱动单元的第二控制信号，按照所述六步驱动时序控制电机转动；
所述采样电阻用于测量所述三相直流无刷电机的母线电流，并将该母线电流信号输入到所述运放单元；
所述运放单元用于将所述母线电流信号放大，并输出到所述滤波单元；
所述滤波单元用于滤除所述母线电流信号中的高频噪声以得到稳定的母线电流信号并输出到所述微处理器；
所述微处理器用于产生所述第一控制信号，并检测经放大和滤波后的所述母线电流信号，其中，所述微处理器包括PWM模块和ADC模块，其中PWM模块用于产生所述第一控制信号，所述ADC模块用于对经放大和滤波后的所述母线电流信号进行采样、转换和检测，以根据所述母线电流信号的采样值的累加和检测所述三相直流无刷电机是否发生缺相，其中，每个PWM周期只进行一次ADC采样，而采样时刻是在PWM有效电平的中点位置，并且，所述微处理器中，当所述三相直流无刷电机进行换相到下一步后，对前面两步的母线电流信号的采样值的累加和进行比较，若前面两步的母线电流信号的采样值的累加和相差3倍以上，则判定所述三相直流无刷电机发生缺相情况；其中，
所述微处理器中，以所述PWM模块触发所述ADC模块进行母线电流信号的采样，其中，所述ADC模块的采样频率与所述三相直流无刷电机的PWM载波频率一致，并且，由所述PWM模块产生的PWM信号触发ADC模块进行采样，采样点为所述PWM信号有效电平的中点位置，三相直流无刷电机以六步驱动方式工作，在每一步驱动中，所述ADC模块会对母线电流信号进行多次采样，并对所述母线电流信号的采样值进行累加，并保存所述母线电流信号的采样值的累加和，以此得到6个母线电流信号的采样值的累加和的数据；并且，
所述采样电阻的电阻值为以下之一：10mΩ、20mΩ、50mΩ。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微处理器中，通过程序配置有内部ADC通道，用于对经放大和滤波后的母线电流信号进行采样和转换，得到12-bit的ADC转换值，其中，最大值为4095。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102004224A (zh) * | 2009-08-31 | 2011-04-06 | 比亚迪股份有限公司 | 一种三相电机缺相的检测系统及其检测方法 |
| KR20110068223A (ko) * | 2009-12-15 | 2011-06-22 | 엘에스산전 주식회사 | 자동 전원 절체장치 |
| CN105552849A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-05-04 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种直流无刷电机缺相判断电路及判断方法 |
| CN106501717A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-03-15 | Tcl空调器(中山)有限公司 | 电机的缺桥检测方法及装置 |
| CN107664721A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-06 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 一种电机缺相检测方法、装置和电子设备 |
| CN110890740A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-03-17 | 格至控智能动力科技（上海）有限公司 | 电机缺相检测方法 |
| CN112067911A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-11 | 宁波拓邦智能控制有限公司 | 一种无刷直流电机的缺相检测方法及装置 |
| CN113917327A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-11 | 智新科技股份有限公司 | 永磁同步电机缺相检测方法、设备及存储介质 |
| CN116231609A (zh) * | 2023-05-08 | 2023-06-06 | 上海灵动微电子股份有限公司 | 一种直流无刷电机的斩波器限流方法和装置 |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102004224A (zh) * | 2009-08-31 | 2011-04-06 | 比亚迪股份有限公司 | 一种三相电机缺相的检测系统及其检测方法 |
| KR20110068223A (ko) * | 2009-12-15 | 2011-06-22 | 엘에스산전 주식회사 | 자동 전원 절체장치 |
| CN105552849A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-05-04 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种直流无刷电机缺相判断电路及判断方法 |
| CN106501717A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-03-15 | Tcl空调器(中山)有限公司 | 电机的缺桥检测方法及装置 |
| CN107664721A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-02-06 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 一种电机缺相检测方法、装置和电子设备 |
| CN110890740A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-03-17 | 格至控智能动力科技（上海）有限公司 | 电机缺相检测方法 |
| CN112067911A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-11 | 宁波拓邦智能控制有限公司 | 一种无刷直流电机的缺相检测方法及装置 |
| CN113917327A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-11 | 智新科技股份有限公司 | 永磁同步电机缺相检测方法、设备及存储介质 |
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Analytical calculation and analysis of electromagnetic torque for a skewed brushless DC motor with Halbach array;L. Xue, L. Luo, Y. Gu, C. Chen and Y. Li;《2017 20th International Conference on Electrical Machines and Systems》;第1-6页 * |
| 六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究;朱建光;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》(第08期);全文 * |
| 无位置传感器BLDCM换相转矩脉动抑制的研究;杨龙;朱俊杰;王亮军;王湘中;廖迎新;;仪器仪表学报(06);第86-93页 * |
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