專利名稱：無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無刷直流電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)因?yàn)樾枰褂秒娝⒑蛽Q向器而造成其具有壽命短、噪聲大、可靠性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等不良特點(diǎn)，因而不能應(yīng)用到一些特殊的場(chǎng)合。帶位置傳感器的無刷直流電機(jī)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(huán)的境中位置傳感器的使用會(huì)大大降低系統(tǒng)的可靠性。無刷直流電機(jī)的無位置傳感器驅(qū)動(dòng)技術(shù)則是解決上述問題的一種方法。無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過驅(qū)動(dòng)電壓來控制的，同時(shí)通過檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電源的電子換相。在眾多的換相檢測(cè)電路中反電動(dòng)勢(shì)法最為成熟。由于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和相應(yīng)的電樞繞相組上的反電動(dòng)勢(shì)具有固定的關(guān)系，因而可以通過檢測(cè)電機(jī)電樞相繞組上的電動(dòng)勢(shì)電壓過零點(diǎn)的方法來確定轉(zhuǎn)子的位置，這樣就無需使用位置傳感器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，是一種基于反電動(dòng)勢(shì)法的檢測(cè)電路。其通過檢測(cè)相電壓間接獲得反電動(dòng)勢(shì)信息進(jìn)而確定轉(zhuǎn)子的位置，提高了系統(tǒng)的可靠性。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是
無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，是基于反電動(dòng)勢(shì)法的換相檢測(cè)電路。它包括依序布置的無刷直流電機(jī)等效電路、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路的接口分別與無刷直流電機(jī)等效電路的三相輸出線相連，所述反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路的三相反電動(dòng)勢(shì)輸出線再分別與三組獨(dú)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(xì)的技術(shù)方案是無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，它包括依序布置的無刷直流電機(jī)等效電路、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路的接口分別與無刷直流電機(jī)等效電路的三相輸出線相連，所述反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路的三相反電動(dòng)勢(shì)輸出線再分別與三組獨(dú)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(dú)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(jié)構(gòu)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(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路包括U相檢測(cè)電路、V相檢測(cè)電路、W相檢測(cè)電路共三相檢測(cè)電路，U相檢測(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(duì)稱Y接電阻負(fù)載構(gòu)造“虛擬中性點(diǎn)” O。
對(duì)于上述技術(shù)方案，還有進(jìn)一步的補(bǔ)充優(yōu)化措施。作為優(yōu)化，所述的U相檢測(cè)電路、V相檢測(cè)電路、W相檢測(cè)電路這三相檢測(cè)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(yōu)化，每一相的光電隔離電路將從每相檢測(cè)電路輸出的每相的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)經(jīng)過二極管嵌壓后送入光電隔離元件進(jìn)行隔離，然后再把光電隔離電路的輸出反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)送進(jìn)微處理器單元進(jìn)行相位滯后補(bǔ)償處理。作為優(yōu)化，所述的微處理器單元中設(shè)有存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元中存有電機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的相位滯后補(bǔ)償量，所述微處理器單元用于對(duì)經(jīng)隔離后的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)進(jìn)行相位滯后補(bǔ)償。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的解決方案，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明通過反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路檢測(cè)三相的反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)并將檢測(cè)結(jié)果通過光電隔離電路隔離后送入微處理器單元進(jìn)行最終處理，光電隔離電路將電機(jī)電路、檢測(cè)電路與微處理器單元隔開，這樣防止了電機(jī)電路和檢測(cè)電路中的電信號(hào)對(duì)微處理器輸入信號(hào)的干擾，加強(qiáng)了微處理器單元工作的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的可靠性，并且通過微處理器單元中預(yù)存的相位補(bǔ)償信息對(duì)反電動(dòng)勢(shì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，確定反電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)和換相處理，進(jìn)而可確定轉(zhuǎn)子的位置而無需采用位置傳感器，避免了位置傳感器在高溫高壓、高干擾、高震蕩等特殊環(huán)境中對(duì)系統(tǒng)的可靠性的影響，進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的可靠性。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
圖I為本發(fā)明實(shí)施例的電路原理 I、無刷直流電機(jī)等效電路；2、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路；3、光電隔離電路；4、微處理器單元。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。實(shí)施例
一種無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，它包括依序布置的無刷直流電機(jī)等效電路、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路的接口分別與無刷直流電機(jī)等效電路的三相輸出線相連，所述反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路的三相反電動(dòng)勢(shì)輸出線再分別與三組獨(dú)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(dú)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(jié)構(gòu)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(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路包括U相檢測(cè)電路、V相檢測(cè)電路、W相檢測(cè)電路共三相檢測(cè)電路，U相檢測(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(cè)電路、V相檢測(cè)電路、W相檢測(cè)電路這三相檢測(cè)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(gè)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(fù)載構(gòu)造“虛擬中性點(diǎn)”0,中性點(diǎn)電壓uo=(uu，+uv’ +uw’)/3。每一相的光電隔離電路將從每相檢測(cè)電路輸出的每相的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)經(jīng)過二極管D1、D2 (D3、D4或D5、D6)嵌壓后送入光電隔離元件進(jìn)行隔離，然后再把光電隔離電路的輸出反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)送進(jìn)微處理器單元進(jìn)行滯后補(bǔ)償處理。所述的微處理器單元中設(shè)有存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元中存有電機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的相位滯后補(bǔ)償量，所述微處理器單元用于對(duì)經(jīng)過隔離后的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)進(jìn)行相位滯后補(bǔ)償。本發(fā)明通過反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路檢測(cè)三相的反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)并將檢測(cè)結(jié)果通過光電隔離電路隔離后送入微處理器單元進(jìn)行最終處理，光電隔離電路將電機(jī)電路、檢測(cè)電路與微處理器單元隔開，這樣防止了電機(jī)電路和檢測(cè)電路中的電信號(hào)對(duì)微處理器輸入信號(hào)的干擾，加強(qiáng)了微處理器單元工作的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的可靠性，并且通過微處理器單元中預(yù)存的相位補(bǔ)償信息對(duì)反電動(dòng)勢(shì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，確定反電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)和換相處理，進(jìn)而可確定轉(zhuǎn)子的位置而無需采用位置傳感器，避免了位置傳感器在高溫高壓、高干擾、高震蕩等特殊環(huán)境中對(duì)系統(tǒng)的可靠性的影響，進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的可靠性。上述實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，其特征在于，它包括依序布置的無刷直流電機(jī)等效電路、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路、光電隔離電路以及微處理器單元， 反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路的接口分別與無刷直流電機(jī)等效電路的三相輸出線相連，所述反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路的三相反電動(dòng)勢(shì)輸出線再分別與三組獨(dú)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(jù)權(quán)利要求I所述的無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，其特征在于，所述三組獨(dú)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(jié)構(gòu)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(jù)權(quán)利要求I或2所述的無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，其特征在于，所述的反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路包括U相檢測(cè)電路、V相檢測(cè)電路、W相檢測(cè)電路共三相檢測(cè)電路，U相檢測(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(cè)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的一端連接后再接入電壓比較器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(jù)權(quán)利要求3所述的無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，其特征在于，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(duì)稱Y接電阻負(fù)載構(gòu)造“虛擬中性點(diǎn)” O。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，其特征在于，所述的U相檢測(cè)電路、V相檢測(cè)電路、W相檢測(cè)電路這三相檢測(cè)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(jù)權(quán)利要求3所述的無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，其特征在于，每一相的光電隔離電路將從每相檢測(cè)電路輸出的每相的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)經(jīng)過二極管嵌壓后送入光電隔離元件進(jìn)行隔離，然后再把光電隔離電路的輸出反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)送進(jìn)微處理器單元進(jìn)行相位滯后補(bǔ)償處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，其特征在于，所述的微處理器單元中設(shè)有存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元中存有電機(jī)不同轉(zhuǎn)速下的相位滯后補(bǔ)償量，所述微處理器單元用于對(duì)經(jīng)隔離后的反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行相位滯后補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測(cè)電路，它通過反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)檢測(cè)電路檢測(cè)三相的反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)并將檢測(cè)結(jié)果通過光電隔離電路隔離后送入微處理器單元進(jìn)行進(jìn)一步處理，光電隔離電路將電機(jī)電路、檢測(cè)電路與微處理器單元隔離開，這樣防止了電機(jī)電路和檢測(cè)電路中的電信號(hào)對(duì)微處理器輸入信號(hào)的干擾，加強(qiáng)了微處理器單元工作的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的可靠性，并且通過微處理器單元中預(yù)存的相位補(bǔ)償信息對(duì)反電動(dòng)勢(shì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，確定反電動(dòng)勢(shì)的過零點(diǎn)和換相處理，進(jìn)而可確定轉(zhuǎn)子的位置而無需采用位置傳感器，避免了位置傳感器在高溫高壓、高干擾、高震蕩等特殊環(huán)境中對(duì)系統(tǒng)的可靠性的影響，進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)H02P6/18GK102629846SQ20121009182
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者朱英啟, 李小清, 李忠坤, 王仕博, 陸韻 申請(qǐng)人:蘇州大一裝備科技有限公司