CN204810186U - 一种正弦波无刷直流电机驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种正弦波无刷直流电机驱动器，包括单片机，所述单片机连接有驱动芯片、运算电路和单霍尔传感电路，所述驱动芯片连接有MOSFET功率电路，所述MOSFET功率电路与直流无刷电机连接，所述单霍尔传感电路设置在所述直流无刷电机一侧，本实用新型采用电压正弦矢量控制；该控制算法比FOC磁场定向矢量控制运算量小，可以采用最具成本优势的8位单片机来实现；同时，由于采用的是正弦波控制，比起传统的方波控制，其噪声得到显著的改善，并通过检测U相下桥的MOSFET的导通压降来检测U相电流；然后通过U相电流的相位角和U相电压的相位角之差来补偿超前角。该方法可以自动实现超前角的补偿，以获得最高的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种正弦波无刷直流电机驱动器。
背景技术
目前各种小型家用电器一般采用无刷直流电机，因其无励磁绕组、无换向器、无电刷、无滑环，结构比一般传统的交、直流电动机简单，运行可靠，维护简单。与鼠笼型感应电动机相比，其结构的简单程度和运行的可靠性大体相当，但由于没有励磁铁耗和铜耗，功率在300W以下时，其效率比同规格的交流电机高10％～20％。
无刷直流电机一般采用方波驱动，采用霍尔传感器采样转子位置，以此为基准信号控制绕组强制换相。这种方案控制方法简单，成本低，在目前电动车方案中应用广泛。但由于方波驱动换相时会出现电流突变，导致转矩脉动较大，转动不平稳，噪声指标较差，难以在家电应用领域推广。而正弦驱动可以避免换相时的电流突变，虽然最大转矩会降低，但在噪声指标上有明显的优势
现有技术中采用电压正弦控制的，其电流矢量一般会滞后电压矢量，因此存在超前角补偿的问题；最常用的超前角补偿方法是实验法，通过一系列的测试，在不同负载，不同速度下进行测试，不断的调节超前角，以使得效率最优；通过测的这些超前角建表，然后在程序中进行补偿；该方法非常繁琐，且存在测试误差问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为克服上述问题，提供一种正弦波无刷直流电机驱动器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种正弦波无刷直流电机驱动器，包括单片机，所述单片机连接有驱动芯片、运算电路和单霍尔传感电路，所述驱动芯片连接有MOSFET功率电路，所述MOSFET功率电路与直流无刷电机连接，所述单霍尔传感电路设置在所述直流无刷电机一侧。
优选地，所述运算电路包括第一运算电路和第二运算电路。
优选地，所述第一运算电路包括运算放大器U1，所述运算放大器U1的输出端与所述单片机连接，所述运算放大器U1的输出端还连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地，所述运算放大器U1的同相输入端通过依次连接的电阻R3和电阻4连接到所述MOSFET功率电路，所述运算放大器U1的同相输入端还通过电阻R2连接到外接电源VDD，所述运算放大器U1的同相输入端连接二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接到所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器U1的输出端还通过电阻R1连接到其反相输入端，所述运算放大器U1的反相输入端还通过电阻R5连接到所述MOSFET功率电路。
优选地，所述第二运算电路包括运算放大器U2，所述运算放大器U2的输出端与所述单片机连接，所述运算放大器U2的输出端还连接电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地，所述运算放大器U2的输出端通过电阻R6连接到其反相输入端，所述运算放大器U2的反相输入端还通过电阻R9接地，所述运算放大器U2的同相输入端通过电阻R8与所述MOSFET功率电路，所述运算放大器U2的同相输入端还通过电阻R7连接到外接电源VDD。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用SVPWM控制，也就是电压正弦矢量控制；该控制算法比FOC磁场定向矢量控制运算量小，可以采用最具成本优势的8位单片机来实现；同时，由于采用的是正弦波控制，比起传统的方波控制，其噪声得到显著的改善，并通过检测U相下桥的MOSFET的导通压降来检测U相电流；然后通过U相电流的相位角和U相电压的相位角之差来补偿超前角。该方法可以自动实现超前角的补偿，以获得最高的效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型一个实施例的结构框图；
图2是本实用新型一个实施例(不包括MOSFET功率电路)的电路图；
图3是本实用新型所述MOSFET功率电路的电路图。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示的本实用新型所述一种正弦波无刷直流电机驱动器，包括单片机，所述单片机连接有驱动芯片、运算电路和单霍尔传感电路，所述驱动芯片连接有MOSFET功率电路，如图3所示，所述MOSFET功率电路包括6个所述MOSFET，所述MOSFET功率电路与直流无刷电机连接，所述单霍尔传感电路设置在所述直流无刷电机一侧，虽然单霍尔没有三霍尔分辨率高，但对于风扇、水泵等动态要求不高的场合，已经足够；另外单霍尔也没有霍尔安装偏差问题，且成本更低。
本实用新型采用SVPWM控制，也就是电压正弦矢量控制；该控制算法比FOC磁场定向矢量控制运算量小，可以采用最具成本优势的8位单片机来实现；同时，由于采用的是正弦波控制，比起传统的方波控制，其噪声得到显著的改善，并通过检测U相下桥的MOSFET的导通压降来检测U相电流；然后通过U相电流的相位角和U相电压的相位角之差来补偿超前角。该方法可以自动实现超前角的补偿，以获得最高的效率。
在优选的实施方案中，所述运算电路包括第一运算电路和第二运算电路。
在优选的实施方案中，如图2所示，所述第一运算电路包括运算放大器U1，所述运算放大器U1的输出端与所述单片机连接，所述运算放大器U1的输出端还连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地，所述运算放大器U1的同相输入端通过依次连接的电阻R3和电阻4连接到所述MOSFET功率电路，所述运算放大器U1的同相输入端还通过电阻R2连接到外接电源VDD，所述运算放大器U1的同相输入端连接二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接到所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器U1的输出端还通过电阻R1连接到其反相输入端，所述运算放大器U1的反相输入端还通过电阻R5连接到所述MOSFET功率电路。
在优选的实施方案中，所述第二运算电路包括运算放大器U2，所述运算放大器U2的输出端与所述单片机连接，所述运算放大器U2的输出端还连接电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地，所述运算放大器U2的输出端通过电阻R6连接到其反相输入端，所述运算放大器U2的反相输入端还通过电阻R9接地，所述运算放大器U2的同相输入端通过电阻R8与所述MOSFET功率电路，所述运算放大器U2的同相输入端还通过电阻R7连接到外接电源VDD。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种正弦波无刷直流电机驱动器，包括单片机，其特征在于，所述单片机连接有驱动芯片、运算电路和单霍尔传感电路，所述驱动芯片连接有MOSFET功率电路，所述MOSFET功率电路与直流无刷电机连接，所述单霍尔传感电路设置在所述直流无刷电机一侧。
2.如权利要求1所述的正弦波无刷直流电机驱动器，其特征在于，所述运算电路包括第一运算电路和第二运算电路。
3.如权利要求2所述的正弦波无刷直流电机驱动器，其特征在于，所述第一运算电路包括运算放大器U1，所述运算放大器U1的输出端与所述单片机连接，所述运算放大器U1的输出端还连接电容C1的一端，所述电容C1的另一端接地，所述运算放大器U1的同相输入端通过依次连接的电阻R3和电阻4连接到所述MOSFET功率电路，所述运算放大器U1的同相输入端还通过电阻R2连接到外接电源VDD，所述运算放大器U1的同相输入端连接二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接到所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器U1的输出端还通过电阻R1连接到其反相输入端，所述运算放大器U1的反相输入端还通过电阻R5连接到所述MOSFET功率电路。
4.如权利要求3所述的正弦波无刷直流电机驱动器，其特征在于，所述第二运算电路包括运算放大器U2，所述运算放大器U2的输出端与所述单片机连接，所述运算放大器U2的输出端还连接电容C2的一端，所述电容C2的另一端接地，所述运算放大器U2的输出端通过电阻R6连接到其反相输入端，所述运算放大器U2的反相输入端还通过电阻R9接地，所述运算放大器U2的同相输入端通过电阻R8与所述MOSFET功率电路，所述运算放大器U2的同相输入端还通过电阻R7连接到外接电源VDD。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104967370A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-07 | 苏州思奥半导体科技有限公司 | 一种正弦波无刷直流电机驱动器 |
| CN107947664A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-04-20 | 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 | 无刷直流电机驱动器 |
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- 2015-07-23 CN CN201520540375.7U patent/CN204810186U/zh active Active
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