[发明专利]反电动势测速器

说明书

技术领域

本发明属于无刷直流电机检测与控制技术领域。

背景技术

在无刷直流电机应用控制系统领域，为实现速度闭环控制，提高整个控制系统的性能和响应速度，往往需要检测电机的速度，而目前控制系统中检测电机的转速通常是采用测速电机，存在系统复杂、占用空间大、系统重量大、可靠性低等缺点。为克服上述测速电机测速带来的缺点，本发明提出基于数字技术，通过测量无刷直流电机绕组电动势检测电机的转速。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根据电机的反电动势的测速器，从而实现电机控制中的速度闭环控制。

本发明的特征在于含有：信号调理电路、模拟开关、逻辑控制单元(LCU)和加法器，其中：

信号调理电路由分压电路、滤波电路和电压跟随器组成，设有：输入端和输出端；所述输入端和外部的无刷直流电机的绕组端相连；所述输出端和后续的模拟开关相连；

模拟开关由三片多路模拟开关S1、S2、S3组成，设有：模拟信号输入端、地址输入端和输出端；所述模拟信号输入端和所述信号调理电路组的输出端相连；所述地址输入端和逻辑控制单元的输出端相连；所述多路模拟开关输出端与所述加法器相连；

逻辑控制单元(LCU)，设有：输入端和输出端；所述输入端和所述电机的转子位置传感器信号HA、HB、HC相连；所述输出端和所述模拟开关组的地址输入端相连；

加法器OP，设有：正向输入端、反向输入端和输出端；所述正向输入端和所述模拟开关组中的一个模拟开关的输出端相连，所述反向输入端和所述模拟开关组中另外两个模拟开关的输出端相连；所述输出端电压与电机某相未加电绕组的反电动势成正比，表示电机转速大小，与外部的测量电路相连；

以三相无刷直流电机为例，所述反电动势测速器的各组成部分分别按以下步骤进行工作：

a.所述信号调理电路由三组相同的电路组成，每组输入端分别和外部无刷直流电机的三相绕组端相联，见图1；因为所述无刷直流电机工作时的端电压可能超过后续电路的电压范围，所以要经过所述分压电路，由R₁和R₂串联组成；同时为了滤除端电压中的杂波干扰，加上了所述滤波电容C，电容C和电阻R₂并联，所述三组分压电路输出分别和所述电压跟随器OPA、OPB、OPC同相输入端相联，并经电压跟随器OPA、OPB、OPC输出，经调理后的电压连至所述模拟开关；

b.所述逻辑控制单元根据输入的所述外部无刷直流电机的转子位置信号及其工作时序，输出控制所述模拟开关中相应输入端和输出端接通的地址码，LCU产生地址码的逻辑关系见表1；

c.所述模拟开关S1、S2、S3根据所述逻辑控制单元输出的地址码工作，对输入端进行选通，选通逻辑见表1；根据上述控制逻辑，当A相绕组和B相绕组导通时，加法器OP的输出端输出电压为：

V_out＝[U_C-(U_A+U_B)/2]R₂/(R₁+R₂)＝E_CR₂/(R₁+R₂)

当B相绕组和C相绕组导通时，加法器OP的输出端输出电压为：

V_out＝[U_A-(U_B+U_C)/2]R₂/(R₁+R₂)＝E_AR₂/(R₁+R₂)

当A相绕组和C相绕组导通时，加法器OP的输出端输出电压为：

V_out＝[U_B-(U_C+U_A)/2]R₂/(R₁+R₂)＝E_BR₂/(R₁+R₂)

其中：E_A，E_B，E_C分别为三相绕组的电动势；

U_A，U_B，U_C分别为三相绕组的端电压；