CN211744378U

CN211744378U - 自动设置无刷直流电机运转相位系统

Info

Publication number: CN211744378U
Application number: CN202020310914.9U
Authority: CN
Inventors: 张琦; 朱轶人
Original assignee: Changzhou Yisheng Electronic Appliance Co ltd
Current assignee: Changzhou Yisheng Electronic Appliance Co ltd
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2030-03-13

Abstract

本实用新型涉及一种自动设置无刷直流电机运转相位系统，包括核心处理器及与核心处理器连接的电机，所述核心处理器与电机之间通过相位处理系统连接，相位处理系统接收电机检测信号，转化为相位检测信号后传送至核心处理器。本实用新型在对未知的无刷直流电机进行驱动时，无需改变驱动器与电机之间的线缆连接，也无需专业人士对驱动器进行相位参数的调整设置，可实现电机相位参数的自动设置，有效的降低了新电机驱动调试的工作复杂度，提升了驱动器的通用性。

Description

自动设置无刷直流电机运转相位系统

技术领域：

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种自动设置无刷直流电机运转相位系统。

背景技术：

无刷直流电机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感器按转子位置的变化，沿着一定次序对定子的绕组电流进行换流。对三相二极内转子电机，下面以三相星形联接这种常用方式来说明如何通过三相电流环流使得电机转动。如图1所示，其中U、V、W分别为无刷直流电机的三相绕组定子出线，这三路线缆与无刷直流电机的驱动器部分相连。H1、H2、H3为无刷直流电机的转子上的霍尔元器件出线，H1与U，H2与V，H3与W相对应，这三路线缆与无刷直流电机的驱动器部分相连。T1、T2、T3、T4、T5、T6为无刷直流电机驱动器中控制电机三相电流方向的功率管器件。当无刷直流电机转子转动时，会使H1、H2、H3产生相差120°的方波，可以获得一组编码信号101、001、011、010、110、100，转子每转动60°编码信号改变一次。无刷直流电机驱动器可以通过控制T1～T6功率管导通顺序，将直流母线电压依次加在U->V、W->V、W->U、V->U、V->W、U->W上，每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度，转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器H1、H2、H3产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度，如此循环，无刷直流电机转子连续转动。具体功率管导通顺序与电机转动关系如图2、图3所示。

无刷直流电机的驱动器在获得电机转子信息的基础上，需要按照特定的功率管导通顺序进行功率管的开关控制才能驱动无刷直流电机转子连续转动，即需要正确的电机运转相位。如果外部线缆接入的顺序不符合控制器内部定义的(U H1)、(V H2)、(W H3)的顺序，如图4所示，即驱动器中关于该电机的运转相位不正确，则驱动器不能产生正确的驱动信号，电机将不能正确转动，控制器的功率管也有可能收到损害。

在现有方案中通常是通过调整电机与电机驱动器之间的连接线缆顺序来实现确认该无刷直流电机在该电机驱动器系统中的正确运转相位。即电机线缆先按照电机定义的(U H1)、(V H2)、(W H3)接入驱动器，如电机能正确转动，则电机运转相位即(U H1)、(VH2)、(W H3)这一相位；如电机不能正确转动，则重新连接电机与驱动器的线缆，电机线缆按照(U H2)、(V H1)、(W H3)接入驱动器，如电机能正确转动，则电机运转相位即(U H1)、(VH2)、(W H3)这一相位；以此类推，直至找到正确的电机运转相位。或者按照如图5所示的电机相位映射表人为修改相位参数。

在现有方案中，需要不断插拔电机与驱动器之间的连接线缆，操作过程繁琐易错，而且容易由于线缆插拔造成短路等事故，对电机和驱动器都产生不可逆损害。在人为修改电机相位参数过程中对操作者有专业的要求，并且需要多次重启驱动系统，通用性不强，而且会带来额外的操作风险。

实用新型内容：

本实用新型针对上述问题，提出了一种自动设置无刷直流电机运转相位系统，能够有效降低新电机驱动调试的工作复杂度，提升了驱动器的通用性。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种自动设置无刷直流电机运转相位系统，包括核心处理器及与核心处理器连接的电机，所述核心处理器与电机之间通过相位处理系统连接，相位处理系统接收电机检测信号，转化为相位检测信号后传送至核心处理器。

在本实用新型一较佳实施例中，所述相位处理系统包括电流转换器、第一比较器、速度转换器、第二比较器及电源，电机通过电流转换器与第一比较器连接，电机的母线电流经过电流转换得到检测信号输入到第一比较器的反向端，电流门限值输入到第一比较器的正向端，电机通过速度转换器与第二比较器连接，电机的转速经过速度转换得到检测信号输入到第二比较器的正向端，速度门限值输入到第二比较器的反向端，第一比较器、第二比较器的输出信号接入一个正电压信号下端。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在对未知的无刷直流电机进行驱动时，无需改变驱动器与电机之间的线缆连接，也无需专业人士对驱动器进行相位参数的调整设置，可实现电机相位参数的自动设置，有效的降低了新电机驱动调试的工作复杂度，提升了驱动器的通用性。

附图说明：

图1为现有技术中无刷直流电机以三相星形联接方式的结构示意图；

图2为现有技术中功率管导通顺序与电机转动关系的结构示意图；

图3为现有技术中外部线缆接入电机的顺序不符合控制器内部定义的结构示意图；

图4为现有技术中按照电机相位映射表人为修改相位参数的示意图；

图5为本实用新型的自动设置无刷直流电机运转相位系统的结构示意图；

图6为本实用新型的自动设置无刷直流电机运转相位系统的电路原理图；

图7为本实用新型的相位检测信号和电流信号和速度信号的逻辑关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图5所示的一种自动设置无刷直流电机运转相位系统，包括核心处理器及与核心处理器连接的电机，所述核心处理器与电机之间通过相位处理系统连接，相位处理系统接收电机检测信号，转化为相位检测信号后传送至核心处理器。

核心处理器按照初始电机相位发出控制信号，驱动电机转动。相位处理系统获得电机转动时的电机检测信号。相位处理系统对电机检测信号进行综合处理，得到相位检测信号。核心处理器从相位处理系统获得相位检测信号，如相位检测信号表示电机正常转动，核心处理器按照此电机相位发出电机控制信号；如相位检测信号表示电机未正常转动，核心处理器按照电机相位表调整电机控制信号。

如图6所示，在本电机驱动系统中，核心处理器MCU按照一定的电机相位参数顺序导通功率开关发出电机控制信号控制电机运转。同时MCU对电机母线电流和转速进行实时检测，当检测到电机的母线电流过大，超过了电流阈值，或者转速过慢，小于转速阈值，则MCU获得的相位检测信号表示电机相位不正确需要调整电机相位参数，按照新的电机相位参数顺序导通功率开关；当检测到电机的母线电流正常，小于电流阈值，并且转速正常，大于转速阈值，则MCU获得的相位检测信号表示电机相位正常，可按照当前的电机相位参数顺序导通功率开关，控制电机正常运转。

实施步骤如下：

MCU按照电机初始相位参数顺序导通功率开关通过输出信号端口输出控制电机运转的控制信号RUN。

电机的母线电流I经过电流转换得到检测信号U1输入到第一比较器的反向端。电流门限值THR1输入到第一比较器的正向端。当检测信号U1小于THR1时，第一比较器的输出电流信号O1为高电平，表示电机的母线电流没有超过电流阈值。当检测信号U1大于等于THR1时，第一比较器的输出过流信号O1为低电平，表示电机的母线电流超过电流阈值。

电机的转速S经过速度转换得到检测信号U2输入到第二比较器的正向端。速度门限值THR2输入到第二比较器的反向端。当检测信号U2大于THR2时，第二比较器的输出电流信号O2为高电平，表示电机的转速超过转速阈值。当检测信号U2小于等于THR2时，第二比较器的输出过流信号O2为低电平，表示电机的转速低于转速阈值。

相位处理系统由一个电阻R上端接+5V，下端产生相位检测信号后并行接入电流信号O1和速度信号O2。在相位处理系统中，根据相位检测信号的产生过程可知：当电流信号O1和速度信号O2同时为高电平状态，相位检测信号O为高电平；当电流信号O1和速度信号O2中任意一个为低电平时，相位检测信号O为低电平。即当电机的母线电流小于电流阈值，转速大于速度阈值时，电机在正常转速下工作电流也正常，相位检测信号O为高电平；当电机的母线电流大于电流阈值，或者转速小于速度阈值时，即电机工作电流过大或转速过低，相位检测信号O为低电平。O与O1和O2之间的逻辑关系如图7所示。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种自动设置无刷直流电机运转相位系统，包括核心处理器及与核心处理器连接的电机，其特征在于：所述核心处理器与电机之间通过相位处理系统连接，相位处理系统接收电机检测信号，转化为相位检测信号后传送至核心处理器，所述相位处理系统包括电流转换器、第一比较器、速度转换器及第二比较器，电机通过电流转换器与第一比较器连接，电机的母线电流经过电流转换得到检测信号输入到第一比较器的反向端，电流门限值输入到第一比较器的正向端，电机通过速度转换器与第二比较器连接，电机的转速经过速度转换得到检测信号输入到第二比较器的正向端，速度门限值输入到第二比较器的反向端，第一比较器、第二比较器的输出信号接入一个正电压信号下端。