無轉子傳感器電機驅動器及具有該驅動器的車輛的製作方法

2023-05-04 22:39:21

專利名稱：無轉子傳感器電機驅動器及具有該驅動器的車輛的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無刷直流電機無轉子傳感器驅動領域，還涉及到配置上述電機的 車輛。
背景技術：
現有無轉子傳感器電機驅動器，一般採取電機相線經過濾波，移相產生三相脈衝 反饋到單片機作為換相信號，該換相信號的移相角度，跟速度、電機負載、電機功率等有關 系，從而使電機的換相角度偏移，一旦發生換相角度的偏移，超前或滯後電機的輸出轉矩就 下降，電源的輸入電流就變大，因此帶來的電效率降低。在電動車上使用該驅動器，加速力 明顯不足，最快時速明顯下降，續行裡程明顯變短。現有無轉子傳感器電機驅動器，也有採取電機相線的反電動勢檢測來確定換相時 間，但該技術在電機啟動的時候，需要做步進方式先讓電機轉動產生反電動勢，該步進方式 的能否啟動成功，取決於電機的負載大小，步進方式時的驅動電流大小，且電機的抖動特別 大，由於電機的抖動，產生的反電動勢不穩定，很難成功啟動。在電動車上使用該驅動器，由 於起步時電機負載較重且波動大，起步時車輛產生強烈震動，再加上騎車人的風格不一，很 難控制車輛的平穩啟步。現有無轉子傳感器電機驅動器，一般採取兩管導通六拍工作方式，換相時電機發 出較大的噪音。
發明內容鑑於背景技術存在的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種無轉子傳感器電 機驅動器，電機啟動時帶載能力強，啟動平穩無抖動、換相時間準確、電效率高，輸出力矩 大、在電動車上使用，大大提高了騎車的舒適性，同時使續行裡程增加。為此，本發明是採取如下技術方案來解決上述技術問題的一種無轉子傳感器電 機的驅動器，包括控制電路，功率管激勵電路，功率驅動電路，其特徵在於具有三相移相比 較電路，反電動勢過零點檢測電路，所述反電動勢過零點檢測電路包括相線分壓電路，所述 三相移相比較電路輸出與所述控制電路中的單片機電連接，所述反電動勢過零點檢測電路 與所述單片機電連接；所述反電動勢過零點檢測電路通過比較器與所述單片機電連接，所 述比較器的一個輸入端連接所述相線分壓電路，所述比較器的另一個輸入端連接電源分壓 電路；所述相線分壓電路直接與所述單片機的A/D輸入口電連接；所述相線分壓電路的輸 入端或輸出端連接諧波濾波電容的一端，該諧波濾波電容另一端接地；所述相線與所述相 線分壓電路串聯電阻；當相線電壓等於電源電壓時，所述相線分壓電路電壓值是所述電源 分壓電路電壓值的兩倍；還具有連接電機轉子傳感器的接口 ；第一相接電源正極第二相接 電源負極第三相不通電時，所述單片機通過所述反電動勢過零點檢測電路檢測第三相的過 零點電平或電壓；該驅動器為12拍換相，該12拍為6拍兩管導通方式和6拍三管導通方式 交替換向。[0007]—種具有上述無轉子傳感器電機的驅動器的車輛，其特徵還包括蓄電池，車輪，轉 向裝置，剎車裝置，燈光裝置，速度調節裝置，各裝置直接或間接安裝在車架上。在本發明中，三相移相比較電路與反電動勢過零點檢測電路的結合，電機從靜態 開始轉動時，單片機將三相移相比較電路反饋的信號作為換相信號，使電機啟動平穩，一旦 啟動後，就轉入採取反電動勢過零點檢測電路的信號作為換相信號，使換相時間準確，也可 以將反電動勢過零點檢測電路的信號作為12拍工作方式下換相起始信號，將三相移相比 較電路反饋的信號作為換相間隔時間；所述反電動勢過零點檢測電路包括相線分壓電路， 所述三相移相比較電路輸出與所述控制電路中的單片機電連接，適合驅動電源電壓與單片 機的匹配；所述反電動勢過零點檢測電路與所述單片機電連接，電路簡單；所述反電動勢 過零點檢測電路通過比較器與所述單片機電連接，所述比較器的一個輸入端連接所述相線 分壓電路，所述比較器的另一個輸入端連接所述電源分壓電路，能直接反映反電動勢是正 向的或負向的；所述相線分壓電路直接與所述單片機的A/D輸入口電連接，能直接通過A/D 值獲得電機是否過零點；所述相線分壓電路的輸入端或輸出端連接諧波濾波電容的一端， 該諧波濾波電容另一端接地，所述相線與相線分壓電路串聯電阻，能有效地濾除相線中存 在的諧波；當相線電壓等於電源電壓時，所述相線分壓電路電壓值是電源分壓電路電壓值 的兩倍，直接反映出反電動勢是否大於或小於電源電壓的1/2 ；還具有連接電機轉子傳感 器的接口，使電機在堵轉或被拖反轉時不抖動也能產生很大的正轉矩；第一相接電源正極 第二相接電源負極第三相不通電時，所述單片機通過所述反電動勢過零點檢測電路檢測第 三相的過零點電平或電壓，使過零點的檢測無需將電機繞組的中心連接點引出，簡化了電 機結構，方便在電機通電時檢測反電動勢；該驅動器為12拍換相，該12拍為6拍兩管導通 方式和6拍三管導通方式交替換向，使電機換相的噪音變小，起動時更平穩。上述驅動器，使在電機不同轉速，不同負載，準確換相，啟動平穩，提高了電機的電 效率，該驅動器在電動車上使用提高了車輛的行駛裡程數。
下面再結合附圖進一步描述本發明的有關細節。圖1為無轉子傳感器電機的驅動器原理圖；具體實施方式
一種無轉子傳感器電機的驅動器，包括控制電路，功率管激勵電路，功率驅動電 路，其特徵在於具有三相移相比較電路，反電動勢過零點檢測電路，所述反電動勢過零點檢 測電路包括相線分壓電路，所述三相移相比較電路輸出與所述控制電路中的單片機電連 接，所述反電動勢過零點檢測電路與所述單片機電連接；所述反電動勢過零點檢測電路通 過比較器與所述單片機電連接，所述比較器的一個輸入端連接所述相線分壓電路，所述比 較器的另一個輸入端連接電源分壓電路；所述相線分壓電路直接與所述單片機的A/D輸入 口電連接；所述相線分壓電路的輸入端或輸出端連接諧波濾波電容的一端，該諧波濾波電 容另一端接地；所述相線與所述相線分壓電路串聯電阻；當相線電壓等於電源電壓時，所 述相線分壓電路電壓值是所述電源分壓電路電壓值的兩倍；還具有連接電機轉子傳感器的 接口 ；第一相接電源正極第二相接電源負極第三相不通電時，所述單片機通過所述反電動 勢過零點檢測電路檢測第三相的過零點電平或電壓；該驅動器為12拍換相，該12拍為6拍 兩管導通方式和6拍三管導通方式交替換向。[0015]圖1中IC2為控制電路中的單片機，單片機第40腳網絡號是POO為A/D輸入口， RlO與Rll組成了相線分壓電路，R4為相線分壓電路與相線串聯的電阻，ClO為諧波濾波電 容，一端連接在相線分壓電路的輸入端，另一端接地，C3為諧波濾波電容，一端連接在相線 分壓電路的輸出端，另一端接地；+48網絡號為驅動器電源，R8與R13組成電源分壓電路，網 絡號A、B、C為相線，該相線連接電機的繞組。網絡號Al、Bi、Cl為A、B、C移相整形後的三 相近正弦波，網絡號MID為Al、Bi、Cl的中心點電壓，該MID電壓與Al、Bi、Cl經過比較器 IC4A、IC4C、IC4B輸出，在網絡號為0. 3,0. 4,0. 2產生脈衝，相位差120度的三相換相信號。當採用單片機的A/D輸入口作為反電動勢過零點檢測時，其相線分壓電路就是反 電動勢過零點檢測電路。當採用比較器組成作為反電動勢過零點檢測時，反電動勢過零點檢測電路包括相 線分壓電路，電源分壓電路，比較器組成。電機的啟動，啟動模式以兩管導通的模式工作，換相信號取自三相移相比較電路， 電機平穩啟動，啟動後檢測反電動勢信號和換相的時間T，換相信號逐次刷新換相時間T， 一旦檢測到過零點，過零點信號作為T/2時間的開始。單片機的A/D輸入口作為檢測過零點，過零點的相線以A相為例，在A相上橋導通 時，單片機檢測A相的電壓值為U,每次換相後，經過1/4T時間後開始檢測不導通相線上的 電壓，由於PWM作用，檢測時間點在B相C相通電的情況下檢測電壓，經過多次對相線上的 電壓測量和比較，測量的電壓一旦從小於U/2變成大於等於U/2或從大於U/2變成小於等 於U/2時，便是過零點信號。採用比較器作為反電動勢過零點檢測電路，過零點的相線以A相為例，在每次換 相至B相C相通電後，經過1/4T時間後單片機開始檢測比較器IC4D輸出電平，由於PWM作 用，檢測時間點在上橋和下橋同時導通的情況下檢測IC4D輸出電平，經過多次對IC4D輸出電 平檢測，一旦IC4D輸出電平從高電平到低電平或從低電平到高電平時，便是過零點信號。電機轉動後可以將6拍工作模式切換到12拍工作模式，過零點的檢測只有在兩管 導通方式下檢測，換相時間為1/2T，過零點信號作為換相信號和T/2時間的開始。另外與相線分壓電路連接的電容CIO、C3必須要合適，以濾除諧波為準，不宜對 PWM脈衝濾除。實施例中電源+48為48v電壓，R14取lk，Rll取51k，RlO取7. 2k，ClO取 4700P, C 3取510P，R13取51k，R8取3. 3k。相線分壓係數為電源分壓係數的2倍。由於本實施例只示例一相過零點檢測電路，三相移相比較電路產生的時間T非常 穩定，兩者結合後，使換相時間非常準確。也可以做成三相過零點檢測電路。當連接電機轉子傳感器的接口上有連接電機轉子位置傳感器的時候，在啟動時檢 測並自動切換到以該信號作為換相信號來啟動電機。12拍換相的通電順序為(+為上橋管子導通，-為下橋管子導通)C+、A-、B_ ；C+、 A- ；C+、B+、A- ；B+、A- ；B+、A-、C- ；B+、C- ；A+、B+、C- ；A+、C- ；A+、B-、C- ；A+、B- ；C+、A+、B-； C+、B-或其順序為上述順序的倒序。6 拍換相順序為C+、A- ；B+、A- ；B+、C- ；A+、C- ；A+、B- ；C+、B-或其順序為上述順
序的倒序。—種具有上述無轉子傳感器電機的驅動器的車輛，其特徵還包括蓄電池，車輪，轉 向裝置，剎車裝置，燈光裝置，速度調節裝置，各裝置直接或間接安裝在車架上。
權利要求一種無轉子傳感器電機的驅動器，包括控制電路，功率管激勵電路，功率驅動電路，其特徵在於具有三相移相比較電路，反電動勢過零點檢測電路，所述反電動勢過零點檢測電路包括相線分壓電路，所述三相移相比較電路輸出與所述控制電路中的單片機電連接，所述反電動勢過零點檢測電路與所述單片機電連接。
2.根據權利要求1所述的無轉子傳感器電機的驅動器，其特徵在於所述反電動勢過零 點檢測電路通過比較器與所述單片機電連接，所述比較器的一個輸入端連接所述相線分壓 電路，所述比較器的另一個輸入端連接電源分壓電路。
3.根據權利要求1所述的無轉子傳感器電機的驅動器，其特徵在於所述相線分壓電路 直接與所述單片機的A/D輸入口電連接。
4.根據權利要求1所述的無轉子傳感器電機的驅動器，其特徵在於所述相線分壓電路 的輸入端或輸出端連接諧波濾波電容的一端，該諧波濾波電容另一端接地。
5.根據權利要求1所述的無轉子傳感器電機的驅動器，其特徵在於所述相線與所述相 線分壓電路串聯電阻。
6.根據權利要求2所述的無轉子傳感器電機的驅動器，其特徵在於當相線電壓等於電 源電壓時，所述相線分壓電路電壓值是所述電源分壓電路電壓值的兩倍。
7.根據權利要求1所述的無轉子傳感器電機的驅動器，其特徵在於具有連接電機轉子 傳感器的接口。
8.根據權利要求2所述的無轉子傳感器電機的驅動器，其特徵在於第一相接電源正極 第二相接電源負極第三相不通電時，所述單片機通過所述反電動勢過零點檢 測電路檢測第 三相的過零點電平或電壓。
9.根據權利要求1-8任一所述的無轉子傳感器電機的驅動器，其特徵在於該驅動器為 12拍換相，該12拍為6拍兩管導通方式和6拍三管導通方式交替換向。
10.一種具有權利要求1-9任一驅動器的車輛，其特徵還包括蓄電池，車輪，轉向裝置， 剎車裝置，燈光裝置，速度調節裝置，各裝置直接或間接安裝在車架上。
專利摘要本實用新型公開了一種無轉子傳感器電機的驅動器，包括控制電路，功率管激勵電路，功率驅動電路，其特徵在於具有三相移相比較電路，反電動勢過零點檢測電路，所述反電動勢過零點檢測電路包括相線分壓電路，所述三相移相比較電路輸出與所述控制電路中的單片機電連接，所述反電動勢過零點檢測電路與所述單片機電連接；上述驅動器，電機在不同轉速，不同負載，準確換相，啟動平穩，提高了電機的電效率，該驅動器在電動車上使用，啟動不抖動，提高了車輛的行駛裡程數。
文檔編號H02P6/18GK201629712SQ200920351418
公開日2010年11月10日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者何偉斌 申請人:何偉斌