无刷直流电机双斩波控制方式下反电势过零检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无刷直流电机控制方法，涉及一种无刷直流电机双斩波控制方式下反电势过零检测方法。
【背景技术】
[0002]无刷直流电机与传统直流电机相比，无电刷及机械换相装置，成本低，制造与维护简单；与感应电机相比，由于采用了高性能的永磁材料，减小了转子体积，提高了响应速度及转矩、惯量比，具有高功率密度的优点。无位置传感器控制方式不仅减小了电机体积，也降低了控制系统的复杂性，增加了稳定性。对于无位置传感器的无刷直流电机，过零点检测的准确度直接影响了控制性能。
[0003]对反电势过零点传统的检测方法是直接通过硬件电路将三相反电势信号与模拟中性点电压信号进行比较得到反电势过零比较信号，然而受硬件电路与控制方法的影响，会受到很大的干扰，直接影响过零点检测，导致检测到错误信号，最终影响电机运行性能。
【发明内容】
[0004]要解决的技术问题
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无刷直流电机双斩波控制方式下反电势过零检测方法，克服上述过零点检测方式带来的问题，得到准确可靠地检测到无刷直流电机反电势的过零时刻。
[0006]技术方案
[0007]—种无刷直流电机双斩波控制方式下反电势过零检测方法，其特征在于:电机完成起动，进入运行阶段，利用采样PWM信号对电机反电势过零信号进行采样；当采样PWM信号；根据对反电势信号的采样结果，检测反电势的过零时刻；若采样得到的结果是反电势信号小于零，则反电势尚未过零；若采样得到的结果是反电势信号大于零，则反电势已经过零；得到的反电势信号的采样结果改变的时刻即为反电势的过零时刻；
[0008]所述采样PffM信号为:在驱动PWM信号高电平的中点时，产生一个方波，方波的时间小于驱动PWM —个周期内为高电平的时间的二十分之一。
[0009]有益效果
[0010]本发明提出的一种无刷直流电机双斩波控制方式下反电势过零检测方法，考虑到在检测反电动势过零比较信号时，信号会受到驱动PffM信号的影响，从而产生无用的干扰杂波。这些杂波是由于PWM电平的跳变引起，所以均出现在PWM波形高低跳变的时刻。当PWM稳定为高电平时，检测过零点不会引入干扰杂波，所以本方法是在PWM为高电平时，在PffM高电平的中点对反电势过零信号进行短时的检测，从而得到准确的反电势过零信号，又因为PffM信号频率较高，所以能够快速检测到反电势的过零时刻。
[0011]本发明提供了一种可靠地无位置传感器无刷直流电机反电势过零点检测方法。它在检测反电势过零点过程中，选择了可靠地检测时间，避免了干扰杂波对过零点检测带来的干扰，准确检测了电机反电势的过零点，提高了电机运行性能。
【附图说明】
[0012]图1是传统过零检测方法得到波形图
[0013]图2是构造的采样PffM信号与驱动PffM信号的波形图
[0014]图3是使用本方法得到的波形图
【具体实施方式】
[0015]现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0016]本发明实施例是无位置无刷直流电机的控制需要准确检测三相反电势的过零时刻点，其中反电势的检测和模拟中性点电压的检测以及两者的比较由硬件电路完成，在驱动PWM信号高电平的中点，对反电势过零信号进行一个短时间的采样，采样时间至少小于驱动PffM—个周期内高电平时间长度的二十分之一，从而降低硬件电路受到的干扰以及驱动PffM高低变换对反电势过零时刻的检测带来的的干扰，准确检测到反电势的过零信息。
[0017]实施例一
[0018]根据本发明的实施例一，提供了一种应用于无位置传感器无刷直流电机的反电势过零检测的新方法。本发明包括:由CPLD芯片控制产生的反电势过零采样PWM，驱动PffM和由硬件电路检测得到的反电势信号，反电势过零比较信号，以及最终得到的反电势过零判断信号。
[0019]首先，电机完成起动，进入运行阶段，利用反电势检测电路得到三相反电势信号。再利用比较电路，将三相反电势信号与模拟中性点电压进行比较，得到反电势过零比较信号。当反电势低于模拟中性点电压时，反电势过零比较信号为低电平；当反电势高于模拟中性点电压时，反电势过零比较信号为高电平。
[0020]图1为对反电势信号进行采样的传统方法，即直接使用经过硬件电路处理后得到的反电势信号。由于反电势信号及反电势过零比较信号受驱动PWM影响较大，在驱动PWM电平跳变时会产生杂波。在使用传统过零检测方法的情况下，受驱动PWM影响产生的杂波也被采样到，得到的反电势过零比较信号包含了大量干扰信号，这会引起控制程序对反电势是否过零产生误判断，进而影响电机运行。
[0021 ] 然而，在硬件检测后使用本发明的检测方法。如图2所示，CPLD芯片在驱动PffM的基础上产生一个采样PWM。采样PWM的产生方法是在驱动PffM为高电平时的中点时刻产生一个短时间的方波，其时间长度至少小于驱动PWM —个周期内高电平时间长度的二十分之一，其余时间均为低电平。
[0022]最后，在采样PffM为高电平时对反电势过零比较信号进行采样，得到反电势过零判断信号，如图3所示。反电势过零信号为低电平时表示反电势尚未过零，其为高电平时表示已经过零，电平跳变时刻即为控制程序所需要的反电势过零时刻。
[0023]使用本方法可以避免由硬件电路得到的反电势过零比较信号中因驱动PffM电平变换引起的干扰杂波，从而准确得到反电势过零信息。由此方法得到的反电势过零信息更为准确，根据此反电势过零信息对电机运行进行控制，能够有效提高电机运行性能，电机运行更加平稳，准确。
【主权项】
1.一种无刷直流电机双斩波控制方式下反电势过零检测方法，其特征在于:电机完成起动，进入运行阶段，利用采样PWM信号对电机反电势过零信号进行采样；当采样PWM信号；根据对反电势信号的采样结果，检测反电势的过零时刻；若采样得到的结果是反电势信号小于零，则反电势尚未过零；若采样得到的结果是反电势信号大于零，则反电势已经过零；得到的反电势信号的采样结果改变的时刻即为反电势的过零时刻； 所述采样PWM信号为:在驱动PWM信号高电平的中点时，产生一个方波，方波的时间小于驱动PffM —个周期内为高电平的时间的二十分之一。
【专利摘要】本发明涉及一种无刷直流电机双斩波控制方式下反电势过零检测方法，考虑到在检测反电动势过零比较信号时，信号会受到驱动PWM信号的影响，从而产生无用的干扰杂波。这些杂波是由于PWM电平的跳变引起，所以均出现在PWM波形高低跳变的时刻。当PWM稳定为高电平时，检测过零点不会引入干扰杂波，所以本方法是在PWM为高电平时，在PWM高电平的中点对反电势过零信号进行短时的检测，从而得到准确的反电势过零信号，又因为PWM信号频率较高，所以能够快速检测到反电势的过零时刻。本发明在检测反电势过零点过程中，选择了可靠地检测时间，避免了干扰杂波对过零点检测带来的干扰，准确检测了电机反电势的过零点，提高了电机运行性能。
【IPC分类】H02P6/182
【公开号】CN105227012
【申请号】CN201510736379
【发明人】窦满峰, 谭博, 张鹏飞, 赵冬冬, 张海涛
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月3日