CN203617942U - 无位置传感器永磁同步电动机直驱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置，包括主控制单元、逆变电路、检测电路和电源模块，所述的主控制单元分别与逆变电路、检测电路和电源模块连接，所述的电源模块与逆变电路的输入端连接，所述的逆变电路输出端分别与检测电路、永磁同步电动机连接。与现有技术相比，本实用新型能够用于大巴风机无刷风机无位置传感器的启动，解决大巴风机特别是冷凝无刷分机的启动失败问题。

Description

无位置传感器永磁同步电动机直驱装置

技术领域

本实用新型涉及一种永磁同步电动机驱动装置，尤其是涉及一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置。

背景技术

采用高效无刷电动机代替有刷电机已成一种趋势，开展无刷直流电动机作为风机的驱动电机已成为研究方向。而在风机应用中，成本和可靠性是首要设计目标，采用无位置传感器策略可以达到这种效果。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置，其特征在于，包括主控制单元、逆变电路、检测电路和电源模块，所述的主控制单元分别与逆变电路、检测电路和电源模块连接，所述的电源模块与逆变电路的输入端连接，所述的逆变电路输出端分别与检测电路、永磁同步电动机连接。

所述的检测电路包括第一检测单元和第二检测单元，所述的第一检测单元与逆变电路的三相电压输出端连接，所述的第二检测单元与逆变电路的母线输出端连接。

所述的主控制单元与逆变电路中的功率开关管控制连接。

所述的主控制器为单片机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本驱动装置能够用于大巴风机无刷风机无位置传感器的启动，解决大巴风机特别是冷凝无刷分机的启动失败问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为反电势检测电路示意图；

图3为各相反电势及ec-0.5*(ea+eb)波形图；

图4为C相电压波形及反电势过零点电压波形图；

图5为反电势过零点检测检测单片机实现原理图；

图6为反电势过零点检测检测不到时电压波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置，包括主控制单元1、逆变电路3、检测电路和电源模块2，所述的主控制单元1分别与逆变电路3、检测电路和电源模块2连接，所述的电源模块2与逆变电路3的输入端连接，所述的逆变电路3输出端分别与检测电路、永磁同步电动机连接。

所述的检测电路包括第一检测单元和第二检测单元5，所述的第一检测单元与逆变电路的三相电压输出端连接，所述的第二检测单元5与逆变电路的母线输出端连接，所述的第一检测单元包括A相电压检测单元41、B相电压检测单元42和C相电压检测单元41。

所述的主控制单元1与逆变电路3中的功率开关管控制连接。所述的主控制器1为单片机。所述的电源模块2和主控制器1通过预驱动模块6与逆变电路3连接。

进行电机驱动的具体方法步骤为：采用转子定位、开环加速和闭环运行三段式运行策略；其中转子定位：给电动机定子通入固定电流；开环加速：在转子定位完成后，开始启动时，由单片机给出一个旋转电压，进而产生旋转磁场，带动电机转动，待电机以一定转速运行并可准确检测到转子位置之后，再切换到闭环工作模式，输出转速随给定转速变化；闭环运行：在此控制阶段采用直接电压检测方法实现了无刷电机控制。

如图2，在PWM调制过程中，当A相的上桥臂功率管导通时，电流通过功率管A、B，此时由C相端口测得的电压即反映C相的反电势e_c。

由图2可见：

V_c＝e_c+V_n             (1)

这里：V_c为C相端电压；e_c为C相反电动势；V_n为电机中性点对地电压。

对于A相：

$V_n=-\mathrm{ri}-L\frac{\mathrm{di}}{\mathrm{dt}}-e_a-V_{\mathrm{DC}}---\left(2\right)$

对于B相，忽略功率管导通压降得：

$V_n=\mathrm{ri}+L\frac{\mathrm{di}}{\mathrm{dt}}-e_b---\left(3\right)$

由上式可得：

$V_n=-\frac{e_a+e_b}{2}---\left(4\right)$

进而可得：

$V_c=e_c+V_n=\frac{V_{\mathrm{DC}}}{2}+e_c-\frac{e_a+e_b}{2}---\left(5\right)$

典型的方波无刷相反电势波形如图3所示，在C相绕组不导通时刻通过比较Vc和Vdc/2可以知道过零点，从而得到转子的磁极位置，用于无刷电机的换相。PWM的导通期间测量的悬空相端口电压V_c正比于该相反电动势e_c，如果开环启动时假想磁极位置与实际磁极位置偏差小于60度，如图4可见典型电压波形，可以通过检测电压是否过一半母线电压，检测到磁极位置。

采用单片机实现时具体实现方式如图5所示，对某一区间为例说明反电势过零点检测的原理，图5给出了采用PWM同步比较采样的原理，通过同步比较的方式消除PWM载波的影响。

但对于风机负载，由齿槽定位力矩等影响，如果输出电压滞后60°左右时会出现如图6所示的波形，此时靠反电势过零检测办法不能工作。此时根据A相不导通时刻的电压上升还是下降的形状可以确定并对换相点补偿，可以保证电机换相可靠进行。采用查表补偿的方法可以保证无刷风机正常的切换。

Claims (4)

1.一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置，其特征在于，包括主控制单元、逆变电路、检测电路和电源模块，所述的主控制单元分别与逆变电路、检测电路和电源模块连接，所述的电源模块与逆变电路的输入端连接，所述的逆变电路输出端分别与检测电路、永磁同步电动机连接。

2.根据权利要求1所述的一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置，其特征在于，所述的检测电路包括第一检测单元和第二检测单元，所述的第一检测单元与逆变电路的三相电压输出端连接，所述的第二检测单元与逆变电路的母线输出端连接。

3.根据权利要求1所述的一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置，其特征在于，所述的主控制单元与逆变电路中的功率开关管控制连接。

4.根据权利要求1所述的一种无位置传感器永磁同步电动机直驱装置，其特征在于，所述的主控制器为单片机。

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