CN203289365U - 新型无刷电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型无刷电机控制装置。它包括微控制器、电机驱动电路、三个过零点比较电路和三个D触发器，三个过零点比较电路的第一输入端分别与无刷电机的三相定子线圈一端相连，三个过零点比较电路的第二输入端都与三相定子线圈的公共节点相连，三个过零点比较电路的输出端分别与三个D触发器的D输入端相连，三个D触发器的Q输出端分别与微控制器相连，三个D触发器的时钟信号输入端分别与微控制器相连，微控制器还通过电机驱动电路与无刷电机相连。本实用新型通过D触发器滤除PWM噪声，没有过零点的相位延迟，通过过零点比较电路检测反电动势的过零点信号，微控制器不需要做大量的运算和处理，处理效率有了较大提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种新型无刷电机控制装置。
背景技术
在无刷电机无传感器控制中，需要对电机的反电动势进行检测。检测的目的在于提取反电动势的过零点信号进行电机换相操作。一般常用的方案：一、采用硬件比较器对电机反电动势和中心点电压信号进行比较，得到比较器过零点信号翻转，而在控制运行中的无刷电机反电动势都带有PWM调制杂波及其他的噪声干扰，需要进行滤波处理。最简单常用有效的方法就是通过RC低通滤波电路将噪声滤除，这样就能得到较为纯净的反电动势信号进入到比较器，但是RC滤波电路会带来相位延迟，不利于电机正常运行。二、采用微控制器的模数转换器直接对反电动势电压进行采样，通过软件上进行比较得出过零点位置，这种方法能够很好的解决滤除PWM开关噪声问题，能使电机有较好的启动效果，也不存在过零点的相位延迟问题。但在软件上需要做大量的运算和处理，实际工程上实现难度大，且处理速度因控制器的主频、ADC采样速率和运算能力而定，工作效率不高。
中国专利公开号CN202334417，公开日2012年7月11日，实用新型的名称为一种直流无刷电机及其反电动势过零点比较电路，该申请案公开了一种直流无刷电机及其反电动势过零点比较电路，该反电动势过零点比较电路包括反电动势检测模块及单片机，其中，反电动势检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，其中，第一电阻和第二电阻串联在直流无刷电机的A相绕组和地之间，第三电阻和第四电阻串联在直流无刷电机的B相绕组和地之间，第五电阻和第六电阻串联在直流无刷电机的C相绕组和地之间，第一电阻和第二电阻的连接点连接单片机的第一输入端，第三电阻和第四电阻的连接点连接单片机的第二输入端，第五电阻和第六电阻的连接点连接单片机的第三输入端。其不足之处是，单片机的模数转换器直接对反电动势电压进行采样，通过软件上进行比较得出过零点位置，单片机需要做大量的运算和处理，且处理速度因单片机的主频、ADC采样速率和运算能力而定，工作效率不高。
发明内容
本实用新型的目的是克服目前无刷电机控制装置采用微控制器的模数转换器直接对反电动势电压进行采样，通过软件上进行比较得出过零点位置，微控制器需要做大量的运算和处理，处理速度因微控制器的主频、ADC采样速率和运算能力而定，工作效率不高的技术问题，提供了一种新型无刷电机控制装置，其通过过零点比较电路检测反电动势的过零点信号，通过控制D触发器的工作时间滤除PWM噪声，微控制器只需读取输入引脚上的数字信号即可，不需要使用ADC采样转换反电动势电压模拟信号，处理效率有了较大提升。
为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
本实用新型的新型无刷电机控制装置，包括微控制器、电机驱动电路、三个过零点比较电路和三个D触发器，所述三个过零点比较电路的第一输入端分别与无刷电机的三相定子线圈一端相连，所述无刷电机的三相定子线圈另一端相连于公共节点，所述三个过零点比较电路的第二输入端都与无刷电机的三相定子线圈的公共节点相连，所述三个过零点比较电路的输出端分别与三个D触发器的D输入端相连，所述三个D触发器的Q输出端分别与微控制器相连，所述三个D触发器的时钟信号输入端分别与微控制器相连，所述微控制器还通过电机驱动电路与无刷电机相连。
在本技术方案中，无刷电机的三相定子线圈分别输出反电动势到对应的过零点比较电路的第一输入端。三个过零点比较电路的第二输入端的电压为无刷电机的中心点电压。过零点比较电路对中心点电压和对应的定子线圈反电动势进行比较，并输出过零点信号到对应的D触发器的D输入端。
微控制器输出PWM信号到三个D触发器的时钟信号输入端。该PWM信号与微控制器发送给电机驱动电路的PWM控制信号相同。过零点比较电路的输出与PWM信号同步，即在每个PWM信号的上升沿时刻，D触发器工作将当前过零点比较电路的输出信号发送到微控制器，在其他时刻禁止过零点比较电路输出信号到微控制器。由于D触发器硬件电路存在一定的延迟，采样点会在上升沿延迟一点时间进行采样，这也刚好能避开PWM信号跳变瞬间带来的噪声。这样连续地采样PWM高电平时刻的过零点比较电路输出信号就能顺利避开PWM开关带来的噪声问题。在无刷电机反电动势过零点出现前，每个PWM高电平时刻过零点比较电路输出值保持恒定，当发生过零点时，过零点比较电路输出发生过零点跳变，在每个PWM高电平时刻过零点比较电路输出值发生翻转，这样微控制器读取过零点比较电路的输出信号就能较好的获得反电动势的过零点跳变信号。由于没有了RC滤波电路，也不存在过零点的相位延迟问题，这样微控制器在检测到过零点后就能直接固定延迟30度电气角度完成准确换相。
作为优选，所述过零点比较电路包括比较器、电阻R1和电阻R2，所述比较器的同相输入端与电阻R1一端和电阻R2一端相连，所述电阻R1另一端为过零点比较电路的第一输入端，所述电阻R2另一端接地，所述比较器的反相输入端为过零点比较电路的第二输入端，所述比较器的输出端为过零点比较电路的输出端。
电阻R2起分压作用，比较器检测反电动势是否过零点。
作为优选，所述电机驱动电路为H桥电路。
本实用新型的有益效果是：通过过零点比较电路检测反电动势的过零点信号，通过控制D触发器的工作时间滤除PWM噪声，不存在过零点的相位延迟问题，微控制器只需读取输入引脚上的数字信号即可，不需要使用ADC采样转换反电动势电压模拟信号，处理效率有了较大提升。
附图说明
图1是本实用新型的一种电路原理图。
图中：1、无刷电机，2、微控制器，3、电机驱动电路，4、过零点比较电路，5、D触发器，6、比较器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的新型无刷电机控制装置，如图1所示，包括微控制器2、电机驱动电路3、三个过零点比较电路4和三个D触发器5，三个过零点比较电路4的第一输入端分别与无刷电机1的三相定子线圈一端相连，无刷电机1的三相定子线圈另一端相连于公共节点，三个过零点比较电路4的第二输入端都与无刷电机1的三相定子线圈的公共节点相连，三个过零点比较电路4的输出端分别与三个D触发器5的D输入端相连，三个D触发器5的Q输出端分别与微控制器2相连，三个D触发器5的时钟信号输入端分别与微控制器2相连，微控制器2还通过电机驱动电路3与无刷电机1相连，过零点比较电路4包括比较器6、电阻R1和电阻R2，比较器6的同相输入端与电阻R1一端和电阻R2一端相连，电阻R1另一端为过零点比较电路4的第一输入端，电阻R2另一端接地，比较器6的反相输入端为过零点比较电路4的第二输入端，比较器6的输出端为过零点比较电路4的输出端，电机驱动电路3为H桥电路。
无刷电机1的三相定子线圈分别输出反电动势到对应的过零点比较电路4的第一输入端。三个过零点比较电路4的第二输入端的电压为无刷电机1的中心点电压。电阻R2起分压作用，比较器6对中心点电压和对应的定子线圈反电动势进行比较，并输出过零点信号到对应的D触发器5的D输入端。
微控制器2输出PWM信号到三个D触发器5的时钟信号输入端。该PWM信号与微控制器2发送给电机驱动电路3的PWM控制信号相同。比较器6的输出与PWM信号同步，即在每个PWM信号的上升沿时刻，D触发器工作将当前比较器6的输出信号发送到微控制器2，在其他时刻禁止比较器6输出信号到微控制器2。由于D触发器5硬件电路存在一定的延迟，采样点会在上升沿延迟一点时间进行采样，这也刚好能避开PWM信号跳变瞬间带来的噪声。这样连续地采样PWM高电平时刻的比较器6输出信号就能顺利避开PWM开关带来的噪声问题。在无刷电机1反电动势过零点出现前，每个PWM高电平时刻比较器6输出值保持恒定，当发生过零点时，比较器6输出发生过零点跳变，在每个PWM高电平时刻比较器6输出值发生翻转，这样微控制器2读取比较器6的输出信号就能较好的获得反电动势的过零点跳变信号。由于没有了RC滤波电路，也不存在过零点的相位延迟问题，这样微控制器2在检测到过零点后就能直接固定延迟30度电气角度完成准确换相。
Claims (3)
1. 一种新型无刷电机控制装置，其特征在于：包括微控制器（2）、电机驱动电路（3）、三个过零点比较电路（4）和三个D触发器（5），所述三个过零点比较电路（4）的第一输入端分别与无刷电机（1）的三相定子线圈一端相连，所述无刷电机（1）的三相定子线圈另一端相连于公共节点，所述三个过零点比较电路（4）的第二输入端都与无刷电机（1）的三相定子线圈的公共节点相连，所述三个过零点比较电路（4）的输出端分别与三个D触发器（5）的D输入端相连，所述三个D触发器（5）的Q输出端分别与微控制器（2）相连，所述三个D触发器（5）的时钟信号输入端分别与微控制器（2）相连，所述微控制器（2）还通过电机驱动电路（3）与无刷电机（1）相连。
2.根据权利要求1所述的新型无刷电机控制装置，其特征在于：所述过零点比较电路（4）包括比较器（6）、电阻R1和电阻R2，所述比较器（6）的同相输入端与电阻R1一端和电阻R2一端相连，所述电阻R1另一端为过零点比较电路（4）的第一输入端，所述电阻R2另一端接地，所述比较器（6）的反相输入端为过零点比较电路（4）的第二输入端，所述比较器（6）的输出端为过零点比较电路（4）的输出端。
3.根据权利要求1或2所述的新型无刷电机控制装置，其特征在于：所述电机驱动电路（3）为H桥电路。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN2013202849470U CN203289365U (zh) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | 新型无刷电机控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN2013202849470U CN203289365U (zh) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | 新型无刷电机控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203289365U true CN203289365U (zh) | 2013-11-13 |
Family
ID=49545707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN2013202849470U Expired - Lifetime CN203289365U (zh) | 2013-05-23 | 2013-05-23 | 新型无刷电机控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN203289365U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108448954A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-24 | 江苏美的清洁电器股份有限公司 | 吸尘器、电机的反电势过零检测方法、装置和控制系统 |
| CN108606724A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-02 | 江苏美的清洁电器股份有限公司 | 吸尘器、电机的反电势过零检测方法、装置和控制系统 |
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2013
- 2013-05-23 CN CN2013202849470U patent/CN203289365U/zh not_active Expired - Lifetime
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