[发明专利]无刷直流电机位置检测方法

说明书

技术领域

本发明属于无刷直流电机控制技术领域，特别涉及一种无刷直流电机转子位置检测方法。

背景技术

永磁无刷直流电动机以其结构简单、运行可靠、效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，使其在计算机外围设备、办公自动化设备、家电、汽车、医疗设备等领域具有广阔的应用前景。随着工业控制对系统的精度、响应速度以及稳定性能等要求的提高，使得设计结构简单、稳定性好和可靠性高的电机转子位置检测系统在电机控制中变得十分重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种无刷直流电机转子位置检测方法。

本发明的技术方案是这样实现的：无刷直流电机转子位置检测系统由微处理器、无刷直流电机、霍尔传感器及信号采集电路组成，微处理器和信号采集电路相连接，信号采集电路的输入和霍尔传感器连接、输出和微处理器相连接，霍尔传感器固定在无刷直流电机转子上。当系统上电时，霍尔元件根据转子的位置变化输出高低电平，信号采集电路采集霍尔传感器信号经过信号调理后给微处理器，微处理器根据高低电平信号判断电机转子位置，调用内部程序输出正确的驱动信号，使电机开始动作。随之电机转角的变化，霍尔元件的输出也发生变化，主控芯片根据霍尔元件的高低电平来确定IGBT的导通顺序，使电机持续运动。

该无刷直流电机转子位置检测方法，包括如下步骤：

1）开始；

2）捕获口检测到上升或下降沿跳变；

3）进行速度计算；

4）切换成GPTO模式检测捕获口电平；

5）获得换相控制字；

6）改变ACTRA寄存器的值进行换相；

7）恢复捕获功能；

8）程序结束。

本发明的优点：该无刷直流电机转子位置检测方法简单、稳定性好和可靠性高。

附图说明

图1为本发明系统框图；

图2为本发明信号采集电路图；

图3为本发明霍尔传感器输出特性；

图4为本发明专利软件流程图。

具体实施方式

本发明的详细结构结合实施例加以说明。

该发明系统框图如图1所示，微控制器选取型号TMS320F2407A、光耦选择TLP521，霍尔传感器选择SS41F。

该无刷直流电机转子位置检测系统由微处理器TMS320F2407A、无刷直流电机、霍尔传感器SS41F及信号采集电路组成，信号采集电路的输入端口和霍尔传感器输出端连接、输出和微处理器的CAPl～CAP3端口相连接，霍尔传感器固定在无刷直流电机转子上。当系统上电时，霍尔元件根据转子的位置变化输出高低电平，信号采集电路采集霍尔传感器信号经过信号调理后给微处理器，微处理器根据高低电平信号判断电机转子位置，调用内部程序输出正确的驱动信号，使电机开始动作。随之电机转角的变化，霍尔元件的输出也发生变化，主控芯片根据霍尔元件的高低电平来确定IGBT的导通顺序，使电机持续运动。

由三相无刷直流电机的控制原理可知，为了保证得到恒定的最大转矩，就必须要不断地对其进行换相，掌握好恰当地换相时间，可以减小转矩的波动。控制器的位置信号采样是通过电机本身自带的霍尔传感器来检测的，由于霍尔传感器是集电极开路输出，其输出信号经过上拉电阻得出位置方波信号，再经过光耦隔离输出到TMS320F2407A的EVA模块的CAPl～CAP3进行位置信号的捕捉。因为DSP的I/O口输入输出都是3.3V，所以，输入到CAPl～CAP3的电机霍尔位置传感器信号也必须是3.3V。通过高速光电隔离器件TLP521(速度可达1Mbit/s)将三路5V霍尔信号转化为3.3V信号，同时实现霍尔元件与TMS320F2407A之间的电气隔离，电路如图2所示

但是只有换相时刻还不能正确换相，还需要知道应该换哪一相。通过将DSP的捕捉口CAPl～CAP3设置为I/O口，并检测该口的电平状态，就可以知道哪一个霍尔传感器的什么沿触发的捕捉中断。将捕捉口的电平状态称为换相控制字，换相控制字与换相的对应关系见表1，在捕捉中断处理子程序中，根据换相控制字查表得到换相信息，然后将比较方式控制器寄存器ACTRA设置成相对应的状态，如表1就能够实现电机的正确换相。

表1换相控制字与换相的对应关系