無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路的製作方法
2023-05-30 22:30:06
專利名稱：無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及無刷直流電機領域，具體涉及無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路。
背景技術：
傳統的有刷直流電機因為需要使用電刷和換向器而造成其具有壽命短、噪聲大、可靠性差、結構複雜等不良特點，因而不能應用到一些特殊的場合。帶位置傳感器的無刷直流電機則需要較多的引出線、較精確的傳感器安裝位置，在一些如高溫高壓、高干擾、高震蕩等特殊環的境中位置傳感器的使用會大大降低系統的可靠性。無刷直流電機的無位置傳感器驅動技術則是解決上述問題的一種方法。無刷直流電機的轉速是通過驅動電壓來控制的，同時通過檢測轉子的位置實現驅動電源的電子換相。在眾多的換相檢測電路中反電動勢法最為成熟。由於直流電機的轉子位置和相應的電樞繞相組上的反電動勢具有固定的關係，因而可以通過檢測電機電樞相繞組上的電動勢電壓過零點的方法來確定轉子的位置，這樣就無需使用位置傳感器件。
發明內容
本發明目的在於提供無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，是一種基於反電動勢法的檢測電路。其通過檢測相電壓間接獲得反電動勢信息進而確定轉子的位置，提高了系統的可靠性。為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是
無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，是基於反電動勢法的換相檢測電路。它包括依序布置的無刷直流電機等效電路、反電動勢過零點檢測電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動勢過零點檢測電路的接口分別與無刷直流電機等效電路的三相輸出線相連，所述反電動勢過零點檢測電路的三相反電動勢輸出線再分別與三組獨立的光電隔離電路相連，三組光電隔離電路的輸出端均接入微處理器單元。更為詳細的技術方案是無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，它包括依序布置的無刷直流電機等效電路、反電動勢過零點檢測電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動勢過零點檢測電路的接口分別與無刷直流電機等效電路的三相輸出線相連，所述反電動勢過零點檢測電路的三相反電動勢輸出線再分別與三組獨立的光電隔離電路相連，三組光電隔離電路的輸出端均接入微處理器單元，所述三組獨立的光電隔離電路分別為U相光電隔離電路、V相光電隔離電路以及W相光電隔離電路，每一相的光電隔離電路的電路結構相同，每一相的光電隔離電路的輸出端接入微處理器單元，所述的反電動勢過零點檢測電路包括U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路共三相檢測電路，U相檢測電路包括電阻R1、電阻R4、電阻R7、電容Cl以及電壓比較器FU，電阻Rl的一端分別與電阻R4、電容Cl、電阻R7的一端連接後再接入電壓比較器FU的正向輸入端，電阻R4和電容Cl的另一端接地，電阻R7的另一端與電壓比較器FU的反相輸入端連接，電壓比較器FU的輸出端與U相光電隔離電路相連，V相檢測電路包括電阻R2、電阻R5、電阻R8、電容C2以及電壓比較器FV，電阻R2的一端分別與電阻R5、電容C2、電阻R8的一端連接後再接入電壓比較器FV的正向輸入端，電阻R5和電容C2的另一端接地，電阻R8的另一端與電壓比較器FV的反相輸入端連接，電壓比較器FV的輸出端與V相光電隔離電路相連，W相檢測電路包括電阻R3、電阻R6、電阻R9、電容C3以及電壓比較器FW，電阻R3的一端分別與電阻R6、電容C3、電阻R9的一端連接後再接入電壓比較器FW的正向輸入端，電阻R6和電容C3的另一端接地，電阻R9的另一端與電壓比較器FW的反相輸入端連接，電壓比較器FW的輸出端與W相光電隔離電路相連。U相、V相和W相三相的電壓比較器FU、FV、Fff的反相輸入端相互耦合，利用對稱Y接電阻負載構造「虛擬中性點」 O。
對於上述技術方案，還有進一步的補充優化措施。作為優化，所述的U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路這三相檢測電路中的分壓比為 R4/ (R1+R4) = R5/ (R2+R5)= R6/ (R3+R6)，電阻 R7、R8、R9 為大阻值電阻。作為優化，每一相的光電隔離電路將從每相檢測電路輸出的每相的反電動勢信號經過二極體嵌壓後送入光電隔離元件進行隔離，然後再把光電隔離電路的輸出反電動勢信號送進微處理器單元進行相位滯後補償處理。作為優化，所述的微處理器單元中設有存儲單元，所述存儲單元中存有電機不同轉速下的相位滯後補償量，所述微處理器單元用於對經隔離後的反電動勢信號進行相位滯後補償。相比於現有技術中的解決方案，本發明優點是
本發明通過反電動勢過零點檢測電路檢測三相的反電動勢過零點並將檢測結果通過光電隔離電路隔離後送入微處理器單元進行最終處理，光電隔離電路將電機電路、檢測電路與微處理器單元隔開，這樣防止了電機電路和檢測電路中的電信號對微處理器輸入信號的幹擾，加強了微處理器單元工作的穩定性和系統的可靠性，並且通過微處理器單元中預存的相位補償信息對反電動勢相位進行補償，確定反電動勢的過零點和換相處理，進而可確定轉子的位置而無需採用位置傳感器，避免了位置傳感器在高溫高壓、高干擾、高震蕩等特殊環境中對系統的可靠性的影響，進一步保證了系統的可靠性。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
圖I為本發明實施例的電路原理 I、無刷直流電機等效電路；2、反電動勢過零點檢測電路；3、光電隔離電路；4、微處理器單元。
具體實施例方式以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用於說明本發明而不限於限制本發明的範圍。實施例中採用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未註明的實施條件通常為常規實驗中的條件。實施例
一種無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，它包括依序布置的無刷直流電機等效電路、反電動勢過零點檢測電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動勢過零點檢測電路的接口分別與無刷直流電機等效電路的三相輸出線相連，所述反電動勢過零點檢測電路的三相反電動勢輸出線再分別與三組獨立的光電隔離電路相連，三組光電隔離電路的輸出端均接入微處理器單元，所述三組獨立的光電隔離電路分別為U相光電隔離電路、V相光電隔離電路以及W相光電隔離電路，每一相的光電隔離電路的電路結構相同，每一相的光電隔離電路的輸出端接入微處理器單元。所述的反電動勢過零點檢測電路包括U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路共三相檢測電路，U相檢測電路包括電阻R1、電阻R4、電阻R7、電容Cl以及電壓比較器FU，電阻Rl的一端分別與電阻R4、電容Cl、電阻R7的一端連接後再接入電壓比較器FU的正向輸入端，電阻R4和電容Cl的另一端接地，電阻R7的另一端與電壓比較器FU的反相輸入端連接，電壓比較器FU的輸出端與U相光電隔離電路相連，V相 檢測電路包括電阻R2、電阻R5、電阻R8、電容C2以及電壓比較器FV，電阻R2的一端分別與電阻R5、電容C2、電阻R8的一端連接後再接入電壓比較器FV的正向輸入端，電阻R5和電容C2的另一端接地，電阻R8的另一端與電壓比較器FV的反相輸入端連接，電壓比較器FV的輸出端與V相光電隔離電路相連，W相檢測電路包括電阻R3、電阻R6、電阻R9、電容C3以及電壓比較器FW，電阻R3的一端分別與電阻R6、電容C3、電阻R9的一端連接後再接入電壓比較器FW的正向輸入端，電阻R6和電容C3的另一端接地，電阻R9的另一端與電壓比較器FW的反相輸入端連接，電壓比較器FW的輸出端與W相光電隔離電路相連。所述的U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路這三相檢測電路中的分壓比為R4/ (R1+R4)= R5/ (R2+R5) = R6/ (R3+R6)，電阻R7、R8、R9為大阻值電阻。三個電壓比較器FU、FV、FW的反相輸入端相互耦合利用Y接電阻負載構造「虛擬中性點」0,中性點電壓uo=(uu，+uv』 +uw』)/3。每一相的光電隔離電路將從每相檢測電路輸出的每相的反電動勢信號經過二極體D1、D2 (D3、D4或D5、D6)嵌壓後送入光電隔離元件進行隔離，然後再把光電隔離電路的輸出反電動勢信號送進微處理器單元進行滯後補償處理。所述的微處理器單元中設有存儲單元，所述存儲單元中存有電機不同轉速下的相位滯後補償量，所述微處理器單元用於對經過隔離後的反電動勢信號進行相位滯後補償。本發明通過反電動勢過零點檢測電路檢測三相的反電動勢過零點並將檢測結果通過光電隔離電路隔離後送入微處理器單元進行最終處理，光電隔離電路將電機電路、檢測電路與微處理器單元隔開，這樣防止了電機電路和檢測電路中的電信號對微處理器輸入信號的幹擾，加強了微處理器單元工作的穩定性和系統的可靠性，並且通過微處理器單元中預存的相位補償信息對反電動勢相位進行補償，確定反電動勢的過零點和換相處理，進而可確定轉子的位置而無需採用位置傳感器，避免了位置傳感器在高溫高壓、高干擾、高震蕩等特殊環境中對系統的可靠性的影響，進一步保證了系統的可靠性。上述實例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人員能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，其特徵在於，它包括依序布置的無刷直流電機等效電路、反電動勢過零點檢測電路、光電隔離電路以及微處理器單元， 反電動勢過零點檢測電路的接口分別與無刷直流電機等效電路的三相輸出線相連，所述反電動勢過零點檢測電路的三相反電動勢輸出線再分別與三組獨立的光電隔離電路相連，三組光電隔離電路的輸出端均接入微處理器單元。
2.根據權利要求I所述的無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，其特徵在於，所述三組獨立的光電隔離電路分別為U相光電隔離電路、V相光電隔離電路以及W相光電隔離電路，每一相的光電隔離電路的電路結構相同，每一相的光電隔離電路的輸出端接入微處理器單元。
3.根據權利要求I或2所述的無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，其特徵在於，所述的反電動勢過零點檢測電路包括U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路共三相檢測電路，U相檢測電路包括電阻R1、電阻R4、電阻R7、電容Cl以及電壓比較器FU，電阻Rl的一端分別與電阻R4、電容Cl、電阻R7的一端連接後再接入電壓比較器FU的正向輸入端，電阻R4和電容Cl的另一端接地，電阻R7的另一端與電壓比較器FU的反相輸入端連接，電壓比較器FU的輸出端與U相光電隔離電路相連，V相檢測電路包括電阻R2、電阻R5、 電阻R8、電容C2以及電壓比較器FV，電阻R2的一端分別與電阻R5、電容C2、電阻R8的一端連接後再接入電壓比較器FV的正向輸入端，電阻R5和電容C2的另一端接地，電阻R8的另一端與電壓比較器FV的反相輸入端連接，電壓比較器FV的輸出端與V相光電隔離電路相連，W相檢測電路包括電阻R3、電阻R6、電阻R9、電容C3以及電壓比較器FW，電阻R3的一端分別與電阻R6、電容C3、電阻R9的一端連接後再接入電壓比較器FW的正向輸入端，電阻R6和電容C3的另一端接地，電阻R9的另一端與電壓比較器FW的反相輸入端連接，電壓比較器FW的輸出端與W相光電隔離電路相連。
4.根據權利要求3所述的無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，其特徵在於，U相、V相和W相三相的電壓比較器FU、FV、FW的反相輸入端相互耦合，利用對稱Y接電阻負載構造「虛擬中性點」 O。
5.根據權利要求4所述的無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，其特徵在於，所述的U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路這三相檢測電路中的分壓比為R4/ (R1+R4) = R5/ (R2+R5)= R6/ (R3+R6)，電阻 R7、R8、R9 為大阻值電阻。
6.根據權利要求3所述的無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，其特徵在於，每一相的光電隔離電路將從每相檢測電路輸出的每相的反電動勢信號經過二極體嵌壓後送入光電隔離元件進行隔離，然後再把光電隔離電路的輸出反電動勢信號送進微處理器單元進行相位滯後補償處理。
7.根據權利要求I所述的無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，其特徵在於，所述的微處理器單元中設有存儲單元，所述存儲單元中存有電機不同轉速下的相位滯後補償量，所述微處理器單元用於對經隔離後的反電動勢過零點信號進行相位滯後補償。
全文摘要
本發明公開了一種無位置傳感器的無刷直流電機電子換相檢測電路，它通過反電動勢過零點檢測電路檢測三相的反電動勢過零點並將檢測結果通過光電隔離電路隔離後送入微處理器單元進行進一步處理，光電隔離電路將電機電路、檢測電路與微處理器單元隔離開，這樣防止了電機電路和檢測電路中的電信號對微處理器輸入信號的幹擾，加強了微處理器單元工作的穩定性和系統的可靠性，並且通過微處理器單元中預存的相位補償信息對反電動勢相位進行補償，確定反電動勢的過零點和換相處理，進而可確定轉子的位置而無需採用位置傳感器，避免了位置傳感器在高溫高壓、高干擾、高震蕩等特殊環境中對系統的可靠性的影響，進一步保證了系統的可靠性。
文檔編號H02P6/18GK102629846SQ20121009182
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者朱英啟, 李小清, 李忠坤, 王仕博, 陸韻 申請人:蘇州大一裝備科技有限公司