专利名称：一种无位置直流无刷电机反电动势检测电路的制作方法
技术领域：
本实用新 型属于电机检测技术领域，具体涉及一种无位置直流无刷电机反电动势检测电路。
背景技术：
随着工业自动化技术的发展，电机驱动器应用越来越广，由于其具有优良的调速性能和明显节能效果，因此在各个领域受到人们欢迎。直流无刷电机作为一种高效率的电机驱动器被广泛应用，对于无位置传感器式直流无刷电机换相点的检测一直是人们研究的重点，通过对换相点的检测实现对电机的控制。当前广泛采用反电动势检测法实现对换相点的检测；其中，反电动势检测法分为两禾中1.反电动势过零点检测法实时采集反电动势电压并进行分压和RC滤波，然后将其与电机中性点电压进行比较，根据比较的结果判断生成反电动势过零点信号。但是该方法获得的反电动势过零点信号比真正的换相点提前了 30度电角度。因此控制系统必须将延迟分成0到30度电角度和30到60度电角度这两段来处理。2.直接反电动势检测把检测到得反电动势经过分压和滤波后，再进行AD采样并直接送给控制系统。该方法虽然测量的结果较为准确，但是其对延迟和采样的处理比较复杂，导致驱动电机的体积大，生产成本高。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了一种无位置直流无刷电机反电动势检测电路，可以实现有效对反电动势的相位进行准确检测，方法简单。实现本实用新型的技术方案如下一种无位置直流无刷电机反电动势检测电路，包括3个检测模块分别为第一检测模块、第二检测模块以及第三检测模块；每个检测模块分别与电机的三相绕组中的两个相连，其中电机输出信号Ea和Eb输入第一检测模块，电机输出信号Eb和Ec输入第二检测模土夬，电机输出信号Ea和Ec输入第三检测模块；每个检测模块包括比较器，3个电阻，分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻；两个电容，分别为第一电容和第二电容；两个反相器分别为第一反相器和第二反相器，光电耦合芯片；其中，一个输入信号与比较器的正输入端相连，另一个输入信号与比较器的负输入端相连；比较器的输出端分别与第一反相器的输入端以及第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端分别与第一电容的一端、第二电阻的一端以及12V的直流电压相连；第一电容的另一端接地；第二电阻的另一端与光电耦合芯片的第一输入端相连，第一反相器的输出端与光电耦合芯片的第二输入端相连，光电耦合芯片的第一输出端分别与第三电阻的一端以及第二反相器的输入端相连，第三电阻的另一端接5V直流电压并通过第二电容接地，光电耦合芯片的第二输出端接地，第二反相器的输出端输出电平信号。有益效果本实用新型无位置直流无刷电机反电动势检测电路无需对接收的检测信号进行 延时处理，所述反电动势检测电路输出的信号即为换相点信号，实现简单，使用方便，生产成本低。
图1为本实用新型一种无位置直流无刷电机反电动势检测电路的示意图。图2为本实用新型检测模块的示意图。图3为本实用新型无位置直流无刷电机反电动势的波形。
具体实施方式
以下结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。如图3所示，电机三相绕组产生的反向电动势为梯形波的形式，现有采用过零点比较法通过对三相绕组输出的方向电动势与Ov电压进行比较。由于输出电压在从低电平逐渐上升过程中，只有从0-转换到0+时输出信号，因此换相点信号相对于电压上升的过零点存在30度电角度延迟，所以最后的延时处理时要分0到30度延时和30度到60度延时； 同时当输出电压从高电平逐渐下降，同样有一个0到30度或30度到60度电角度延时。本方法将电机三个通道产生的反向电动势通过两两交叉比较得到的是换相点信号，无需要分 0到30度电角度和30度到60度电角度两段处理，直接检测到延迟的电角度然后经过处理即可。直流无刷变频器系统采用的是两两导通三相六状态的PWM调制方式，桥臂下管恒通。如图2所示为无刷直流电机定子端一相的等效电路及反电动势波形。其中L是相电感， R是相电阻，E是反电动势，Vn是电机定子绕组中性点对地电压，Va、Vb、Vc是每相输出端对地电压。如图3所述，建立三端电压平衡方程为Va=Ria+L^- + Ea+Vn(1)
atVb =Rib+L^ +Eb+Vn(2)
at 1·Vc =Ric+L-^ +Ec+Vn(3)
at由于采用的是两两导通方式，所以每一瞬间只有两相导通。设a相和b相导通，且 a+, b-(即图中的6-1区域)，这时a、b两相电流大小相等，方向相反，c相电流为零。则式 (3)可以简化为Vc = Ec+Vn(4)Ec = Vc-Vn(5)将式⑴，⑵相加得中性点电压为Vn = 1/2 (Va+Vb) (6)再将(6)式带入(5)中得Ec = Vc-1/2 (Va+Vb) (7)[0029]同理可得Ea = Va-1/2 (Vc+Vb) (8)Eb = Vb-1/2 (Va+Vc) (9)本方法将将电机三个通道产生的反向电动势通过两两交叉比较得到的是换相点信号，无需要分0到30度电角度和30度到60度电角度两段处理，直接检测到延迟的电角度然后经过处理就行了。如图1所示，本实用新型包括3个检测模块分别为第一检测模块、第二检测模块以及第三检测模块；每个检测模块分别连接两个输入信号，Ea与第一检测模块中比较器U27B 的正端相连，Ec与第一检测模块中比较器U27B的负端相连；Eb与第二检测模块中比较器 U27A的正端相连，Ea与第二检测模块中比较器U27A的负端相连；E。与第三检测模块中比较器U27C的正端相连，Eb与第三检测模块中比较器U27A的负端相连。各检测模块内部的结构相同，现在以Ea与Eb相连的检测模块进行分析。如图2示出，Ea与Eb对应的保护模块包括比较器U27A，3个电阻，分别为第一电阻R7(10KQ)、第二电阻R39(510Q)、第三电阻R52(10KQ)；两个电容，分别为第一电容 C2 (104pf)和第二电容C5(104pf)；两个反相器分别为第一反相器U22A以及第二反相器 U33A，光电耦合芯片UlO ；其中，电机的Eb通道与U27A的正输入端相连，电机的Ea通道与U27A的负输入端相连；U27A的输出端分别与U22A的输入端以及R7的一端相连，R7的另一端分别与C2的一端、R39的一端以及12V的直流电压相连；C2的另一端接地；R39的另一端与UlO的第一输入端相连，U22A的输出端与UlO的第二输入端相连，UlO的第一输出端分别与R52的一端以及U33A的输入端相连，R52的另一端接5V直流电压并通过C5接地，UlO的第二输出端接地，U33A的输出端电平信号，即控制芯片的换相信号。如图1所示上述结构具体的工作过程为比较器U27B输出端输出高电平，比较器U27A输出低电平，比较器U27C输出端输出高电平。其中，比较器U27A、U27B以及U27C选取芯片LM339实现。U27A、U27B以及U27C 输出的电平分别经过反相器U22F、U22A以及U22B进行反相，其中，反相器U22F、U22A以及 U22选取芯片4069实现。由于各反相器输出的电平属于强电，利用3个光电耦合器把强电转换成弱电的形式输出，各光电耦合器的第一输出端输出的电压分别经过反相器U33C、U33A 以及U33B进行反相，使其输出电压的电平转换成与其对应的比较器输出电平形式相同。该反相器的三端输出信号输入控制芯片，控制芯片对接收的三端输入信号的电平进行对比后输出换相点信号。由于本实用新型采用三个通道产生的反向电动势通过两两交叉比较的形式，输出信号的时刻即为电机三个通道信号转换的时刻，因此无需再延时30度电角度。由阻容网络引起的滞后就只需要考虑反电动势过零点检测时的滞后30到60度那种情况(即只可能比真正的换相点滞后)。处理方式可参照反电动势过零点检测方法滞后30到60的情况。综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. 一种无位置直流无刷电机反电动势检测电路，其特征在于，包括3个检测模块分别为第一检测模块、第二检测模块以及第三检测模块；每个检测模块分别与电机的三相绕组中的两个相连，其中电机输出信号fe和肪输入第一检测模块，电机输出信号肪和Ec输入第二检测模块，电机输出信号fe和Ec输入第三检测模块；每个检测模块包括比较器，3个电阻，分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻；两个电容，分别为第一电容和第二电容；两个反相器分别为第一反相器和第二反相器，光电耦合芯片；其中，一个输入信号与比较器的正输入端相连，另一个输入信号与比较器的负输入端相连；比较器的输出端分别与第一反相器的输入端以及第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端分别与第一电容的一端、第二电阻的一端以及12V的直流电压相连；第一电容的另一端接地；第二电阻的另一端与光电耦合芯片的第一输入端相连，第一反相器的输出端与光电耦合芯片的第二输入端相连，光电耦合芯片的第一输出端分别与第三电阻的一端以及第二反相器的输入端相连，第三电阻的另一端接5V直流电压并通过第二电容接地，光电耦合芯片的第二输出端接地，第二反相器的输出端输出电平信号。
专利摘要本实用新型公开了一种无位置直流无刷电机反电动势检测电路，其特征在于，包括3个检测模块，各检测模块分别与电机的三相绕组中的两个相连，其中，每相绕组分别同时连接不同的两个检测模块。本方法将电机三相绕组产生的反向电动势通过两两交叉比较得到的是换相点信号，延时的电角度无需要分0到30度电角度和30度到60度电角度两段处理，直接检测到延迟的电角度然后经过处理就行了。实现简单，使用方便，生产成本低。
文档编号H02P6/18GK201947215SQ201120012320
公开日2011年8月24日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者刘全兴, 李保民 申请人:北京运通恒昌驱动技术有限公司