專利名稱：無位置傳感器的無刷直流電機(jī)電子換相檢測電路的制作方法
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)動電壓來控制的，同時通過檢測轉(zhuǎn)子的位置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電源的電子換相。在眾多的換相檢測電路中反電動勢法最為成熟。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勢具有固定的關(guān)系，因而可以通過檢測電機(jī)電樞相繞組上的電動勢電壓過零點(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)電子換相檢測電路，是一種基于反電動勢法的檢測電路。其通過檢測相電壓間接獲得反電動勢信息進(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)電子換相檢測電路，是基于反電動勢法的換相檢測電路。它包括依序布置的無刷直流電機(jī)等效電路、反電動勢過零點(diǎn)檢測電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動勢過零點(diǎn)檢測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，所述反電動勢過零點(diǎn)檢測電路的三相反電動勢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)電子換相檢測電路，它包括依序布置的無刷直流電機(jī)等效電路、反電動勢過零點(diǎn)檢測電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動勢過零點(diǎn)檢測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，所述反電動勢過零點(diǎn)檢測電路的三相反電動勢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，所述的反電動勢過零點(diǎn)檢測電路包括U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路共三相檢測電路，U相檢測電路包括電阻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，利用對稱Y接電阻負(fù)載構(gòu)造“虛擬中性點(diǎn)” O。
對于上述技術(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相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路這三相檢測電路中的分壓比為 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電路輸出的每相的反電動勢信號經(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勢信號送進(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)有存儲單元，所述存儲單元中存有電機(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經(jīng)隔離后的反電動勢信號進(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)明通過反電動勢過零點(diǎn)檢測電路檢測三相的反電動勢過零點(diǎn)并將檢測結(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、檢測電路與微處理器單元隔開，這樣防止了電機(jī)電路和檢測電路中的電信號對微處理器輸入信號的干擾，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)償信息對反電動勢相位進(jìn)行補(bǔ)償，確定反電動勢的過零點(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、反電動勢過零點(diǎn)檢測電路；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)電子換相檢測電路，它包括依序布置的無刷直流電機(jī)等效電路、反電動勢過零點(diǎn)檢測電路、光電隔離電路以及微處理器單元，反電動勢過零點(diǎn)檢測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，所述反電動勢過零點(diǎn)檢測電路的三相反電動勢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。所述的反電動勢過零點(diǎn)檢測電路包括U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路共三相檢測電路，U相檢測電路包括電阻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相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路這三相檢測電路中的分壓比為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電路輸出的每相的反電動勢信號經(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勢信號送進(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)有存儲單元，所述存儲單元中存有電機(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經(jīng)過隔離后的反電動勢信號進(jìn)行相位滯后補(bǔ)償。本發(fā)明通過反電動勢過零點(diǎn)檢測電路檢測三相的反電動勢過零點(diǎn)并將檢測結(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、檢測電路與微處理器單元隔開，這樣防止了電機(jī)電路和檢測電路中的電信號對微處理器輸入信號的干擾，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)償信息對反電動勢相位進(jìn)行補(bǔ)償，確定反電動勢的過零點(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、反電動勢過零點(diǎn)檢測電路、光電隔離電路以及微處理器單元， 反電動勢過零點(diǎn)檢測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，所述反電動勢過零點(diǎn)檢測電路的三相反電動勢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)電子換相檢測電路，其特征在于，所述的反電動勢過零點(diǎn)檢測電路包括U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路共三相檢測電路，U相檢測電路包括電阻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)電子換相檢測電路，其特征在于，所述的U相檢測電路、V相檢測電路、W相檢測電路這三相檢測電路中的分壓比為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)電子換相檢測電路，其特征在于，每一相的光電隔離電路將從每相檢測電路輸出的每相的反電動勢信號經(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勢信號送進(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)電子換相檢測電路，其特征在于，所述的微處理器單元中設(shè)有存儲單元，所述存儲單元中存有電機(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經(jīng)隔離后的反電動勢過零點(diǎn)信號進(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)電子換相檢測電路，它通過反電動勢過零點(diǎn)檢測電路檢測三相的反電動勢過零點(diǎn)并將檢測結(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)電路和檢測電路中的電信號對微處理器輸入信號的干擾，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)償信息對反電動勢相位進(jìn)行補(bǔ)償，確定反電動勢的過零點(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H02P6/18GK102629846SQ20121009182
公開日2012年8月8日 申請日期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 申請人:蘇州大一裝備科技有限公司