無刷直流電機(jī)硬件換相電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種直流電機(jī)的控制電路，具體涉及一種無刷直流電機(jī)硬件換相電路。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機(jī)的換相時(shí)刻是由位置信號(hào)決定的，直流電機(jī)的位置信號(hào)通過三個(gè)霍爾傳感器檢測得到，三個(gè)霍爾傳感器環(huán)繞在轉(zhuǎn)子周圍，空間上間隔120°，在轉(zhuǎn)子磁場作用下，霍爾傳感器產(chǎn)生一個(gè)180°的脈寬高電平信號(hào)，三個(gè)霍爾傳感器的輸出信號(hào)在相位上互差120°，在每個(gè)電角度周期中共有6個(gè)上升沿或下降沿，分別對應(yīng)電機(jī)的6個(gè)換相時(shí)刻，根據(jù)三個(gè)霍爾信號(hào)的值，便可驅(qū)動(dòng)三相逆變橋相應(yīng)的可控硅開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正確換相。
[0003]目前無刷直流電機(jī)大多采用軟件換相的方式，通過單片機(jī)或DSP即數(shù)字信號(hào)處理器先檢測霍爾信號(hào)，再根據(jù)霍爾信號(hào)的值驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的可控硅開關(guān)管，不過軟件換相的方式占用較多的I/O口即輸入輸出接口，增加了程序的復(fù)雜性，而且一旦程序跑飛，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種無刷直流電機(jī)硬件換相電路。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種無刷直流電機(jī)硬件換相電路，直流電源的正端與Buck變換器的I腳連接，負(fù)端與Buck變換器的2腳連接，Buck變換器的3腳與三相逆變橋的I腳連接，Buck變換器的4腳與三相逆變橋的2腳連接，三相逆變橋的4腳、5腳、6腳按順序與無刷直流電機(jī)的A、B、C三相繞組對應(yīng)連接，DSP控制板與Buck變換器相連，所述的硬件換相電路均與三相逆變橋、無刷直流電機(jī)相連接。
[0006]所述的Buck變換器包括可控硅Tl、二極管Dl、電感L1、電容Cl，所述的三相逆變橋包括三個(gè)橋臂的六個(gè)可控硅即Ql- Q6。
[0007 ] Buck變換器中可控硅TI的集電極與直流電源的正端連接，直流電源的負(fù)端與二極管DI的陽極、電容CI的負(fù)極連接，電感LI同時(shí)與可控硅TI的發(fā)射極、二極管DI的陰極連接，電感LI的另一端與電容Cl的正極連接。
[0008]所述的三相逆變橋中包括三個(gè)橋臂的六個(gè)可控硅Ql-Q6，三相逆變橋的I腳、2腳并行連接于串聯(lián)后的可控硅Ql、可控硅Q2，串聯(lián)后的可控硅Q3、可控硅Q4，串聯(lián)后的可控硅Q5、可控硅Q6，三相逆變橋的3腳與可控硅Ql、可控硅Q2的連線中點(diǎn)處相接，三相逆變橋的4腳與可控硅Q3、可控硅Q4的連線中點(diǎn)處相接，三相逆變橋的5腳與可控硅Q5、可控硅Q6的連線中點(diǎn)處相接。
[0009]所述的霍爾信號(hào)包括霍爾位置信號(hào)HallA、霍爾位置信號(hào)HallB、霍爾位置信號(hào)HallC0
[0010]霍爾位置信號(hào)HallA中的信號(hào)端口HallA與I號(hào)反相器的9腳連接，I號(hào)反相器的8腳同時(shí)和I號(hào)與門的2腳、4腳連接，I號(hào)與門的I腳與信號(hào)端口 Ha 11B連接、I號(hào)與門的5腳與信號(hào)端口HalIC連接，I號(hào)與門的3腳與Π號(hào)反相器的9腳連接，I號(hào)與門的6腳與Π號(hào)反相器的I腳連接，Π號(hào)反相器的8腳與Π號(hào)與門的4腳連接，Π號(hào)反相器的2腳與Π號(hào)與門的9腳連接，Π號(hào)與門的5腳與I號(hào)與門的8腳連接、Π號(hào)與門的10腳與IV號(hào)與門的8腳連接，Π號(hào)與門的6腳與電阻Rl連接、Π號(hào)與門的8腳與電阻R2連接，電阻Rl、電阻R2的另一端與3.3V連接。
[0011]霍爾位置信號(hào)HallB中的信號(hào)端口HallB與I號(hào)反相器的11腳連接，I號(hào)反相器的10腳同時(shí)和I號(hào)與門的1腳、12腳連接，I號(hào)與門的9腳與信號(hào)端口 Hal IA相連、I號(hào)與門的13腳與信號(hào)端口 Ha11C連接，I號(hào)與門的8腳與Π號(hào)反相器的3腳相連、I號(hào)與門的11腳與反相器的5腳連接，Π號(hào)反相器的4腳與Π號(hào)與門的12腳相連，Π號(hào)反相器的6腳與Π號(hào)與門的2腳連接，Π號(hào)與門的13腳與I號(hào)與門的3腳連接，Π號(hào)與門的I腳與IV號(hào)與門的的11腳連接，Π號(hào)與門的11腳與電阻R3連接，Π號(hào)與門的3腳與電阻R4連接，電阻R3、電阻R4的另一端與3.3V連接。
[0012]霍爾位置信號(hào)HalIC中的信號(hào)端口 Hal IC與I號(hào)反相器的13腳連接，I號(hào)反相器的12腳同時(shí)和IV號(hào)與門的12腳、9腳連接，IV號(hào)與門的10腳與信號(hào)端口 Hal IA相連，IV號(hào)與門的12腳與信號(hào)端口 HallB相連，IV號(hào)與門的8腳與Π號(hào)反相器的11腳連接，IV號(hào)與門的11腳與Π號(hào)反相器的13腳連接，Π號(hào)反相器的12腳與ΙΠ號(hào)與門的I腳連接，Π號(hào)反相器的10腳與ΙΠ號(hào)與門的12腳連接，m號(hào)與門的13腳與I號(hào)與門的6腳連接，m號(hào)與門的2腳與I號(hào)與門的11腳連接，m號(hào)與門的3腳與電阻R5連接，m號(hào)與門的11腳與電阻R6連接，電阻R5、電阻R6的另一端與3.3V連接。
[0013]本發(fā)明采用硬件換相電路代替軟件換相，節(jié)約了控制芯片的I/O口，減少了程序復(fù)雜性，為防止直流母線短路，同一橋臂的開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)增加了互鎖電路，提高了安全性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明中Buck變換器的電路圖；
圖3是本發(fā)明中三相逆變橋的電路圖；
圖4是本發(fā)明中硬件換相電路的電路圖；
圖5是本發(fā)明中霍爾信號(hào)值與三相逆變橋?qū)ㄩ_關(guān)管對應(yīng)圖；
其中:
I直流電源2 Buck變換器
3三相逆變橋4無刷直流電機(jī)
5 DSP控制板6硬件換相電路
7 I號(hào)反相器8 I號(hào)與門
9 Π號(hào)反相器10 Π號(hào)與門
Ii m號(hào)與門12 IV號(hào)與門。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下，參照附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
如圖1所示，一種無刷直流電機(jī)硬件換相電路，包括直流電源l、Buck變換器2、三相逆變橋3、無刷直流電機(jī)4、DSP控制板5以及硬件換相電路6，其中，直流電源I的正端與Buck變換器2的I腳連接，負(fù)端與Buck變換器2的2腳連接，Buck變換器2的3腳與三相逆變橋3的I腳連接，Buck變換器2的4腳與三相逆變橋3的2腳連接，三相逆變橋3的4腳、5腳、6腳按順序與無刷直流電機(jī)4的A、B、C三相繞組對應(yīng)連接，所述的硬件換相電路6均與三相逆變橋3、無刷直流電機(jī)4相連。
[0016]其中，直流電源I提供直流電，Buck變換器2將直流電變換為可調(diào)的直流電壓，三相逆變橋3用于無刷直流電機(jī)4的換相，DSP控制板5用于霍爾信號(hào)和電壓電流信號(hào)的采集、PWM信號(hào)輸出、電機(jī)控制算法實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)通訊，硬件換相電路6將無刷直流電機(jī)4的霍爾信號(hào)轉(zhuǎn)換為三相逆變橋3中每個(gè)可控硅驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0017]如圖2所示，所述的Buck變換器2包括可控硅Tl、二極管Dl、電感L1、電容Cl，所述的三相逆變橋3包括三個(gè)橋臂的六個(gè)可控硅Ql- Q6。
[0018]Buck變換器2中可控硅TI的集電極與直流電源I的正端連接，直流電源I的負(fù)端與二極管DI的陽極、電容CI的負(fù)極連接，電感LI同時(shí)與可控硅TI的發(fā)射極、二極管DI的陰極連接，電感LI的另一端與電容Cl的正極連接。
[0019]如圖3所示，所述的三相逆變橋3中包括三個(gè)橋臂的六個(gè)可控硅Ql-Q6，三相逆變橋3的I腳、2腳并行連接于串聯(lián)后的可控硅Ql、可控硅Q2，串聯(lián)后的可控硅Q3、可控硅Q4，串聯(lián)后的可控硅Q5、可控硅Q6，三相逆變橋3的3腳與可控硅Q1、可控硅Q2的連線中點(diǎn)處相接，三相逆變橋3的4腳與可控硅Q3、可控硅Q4的連線中點(diǎn)處相接，三相逆變橋3的5腳與可控硅Q5、可控硅Q6的連線中點(diǎn)處相接。
[0020]可控硅Ql、可控硅Q3、可控硅Q5的集電極與電容Cl的正極連接，可控硅Q2、可控硅Q4、可控硅Q6的發(fā)射極與電容CI的負(fù)極連接，可控硅QI的發(fā)射極與可控硅Q2的集電極連接，可控硅Q3的發(fā)射極與可控硅Q4的集電極連接，可控硅Q5的發(fā)射極與可控硅Q6的集電極連接。無刷直流電機(jī)4的A相與可控硅Ql的發(fā)射極、可控硅Q2的集電極連接，無刷直流電機(jī)4的B相與可控硅Q3的發(fā)射極、可控硅Q4的集電極連接，無刷直流電機(jī)4的C相與可控硅Q5的發(fā)射極、可控娃Q6的集電極連接。
[0021]如圖4所示，所述的霍爾信號(hào)包括霍爾位置信號(hào)HallA、霍爾位置信號(hào)HallB、霍爾位置信號(hào)Hal 1C。
[002.2] 霍爾位置信號(hào)Hal IA中的信號(hào)端口 Hal IA與I號(hào)反相器7的9