[实用新型]一种高速无刷直流电机控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机，尤其涉及一种高速无刷直流电机控制装置。

背景技术

目前三相无刷直流电机控制器中，常用带霍尔位置反馈的控制方案，确定好定子和霍尔传感器相对位置角度，在定子中安装三个霍尔传感器。控制器一般包括微控制器、MOS驱动电路、6个MOS管构成的驱动桥和RC滤波电路，微控制器、MOS驱动电路及MOS管驱动桥依次相连，MOS管驱动桥的三个输出端分别和无刷直流电机的三个定子线圈相连，安装在定子中的三个霍尔传感器的输出端经RC滤波电路和微控制器的输入端相连。当转子磁极经过霍尔传感器附近时，霍尔传感器便会发出高(低)电平信号，微控制器通过输入IO口读取经RC滤波电路处理后的这三个霍尔传感器的信号组合，对当前转子的位置进行判断，得出定子线圈下一个正确的通电顺序，然后微控制器输出对应的PWM信号给MOS驱动电路，再经MOS管驱动桥处理，输出控制信号使定子线圈相应的绕组通电，从而使转子持续平稳运转。

传统的控制方案是一个先检测后判断的过程，不可避免地会造成输出滞后。同时由于霍尔元件本身存在磁性检测和信号输出的滞后性，而且为了消除电路外部干扰或内部杂波信号，在霍尔电平转换电路中需要加入滤波电容，电容的存在也会导致霍尔信号输出的滞后，虽然可以减小电容，改善滞后，但会导致霍尔信号干扰无法消除，这是不可取的。另外，在正转时，通过修正霍尔传感器相对定子的安装角度也能改善相位滞后的问题，但如果电机反转的话则滞后更加严重，故这种修正方法不能同时兼顾电机的正、反转状态。所以由于滞后效应的存在，导致带霍尔控制的无刷直流电机反电动势相位滞后，输出效率降低，限制高速运行。

总体来说，传统的无刷直流电机控制器存在如下弊端：需连接RC滤波电路，造成信号的传递滞后，使控制器无法实时跟踪最新的控制状态，造成控制效率降低，无法上高速；外围电路复杂，需要复杂的功率管驱动电路，对整体电路的一致性和控制性能带来影响；使用的元器件比较多，造成批量生产不良率不够低，成本也较高。

发明内容

本实用新型主要解决原有带霍尔控制的无刷直流电机控制器，有RC滤波电路，造成电机反电动势相位滞后，输出效率降低，限制高速运行的技术问题；提供一种高速无刷直流电机控制装置，其省去了RC滤波电路，减少反馈延迟和控制延迟，并能兼顾电机的正反转，控制电机高速运行。

本实用新型同时解决原有带霍尔控制的无刷直流电机控制器，既有RC滤波电路又有MOS驱动电路，外围电路复杂，使用的元器件比较多，影响整体电路的一致性和控制性能，造成批量生产不良率不够低，成本也较高的技术问题；提供一种高速无刷直流电机控制装置，其既不需要RC滤波电路也不需要MOS驱动电路，简化了电路，外部元器件大大减少，提高稳定性和生产良率，也降低成本。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括MCU微控制器单元、MOS管三相桥单元和设于无刷直流电机定子中的三个霍尔传感器，MCU微控制器单元的输出端和所述的MOS管三相桥单元的输入端相连，MOS管三相桥单元的输出端分别和无刷直流电机的定子线圈的输入端相连，所述的三个霍尔传感器的输出端分别和所述的MCU微控制器单元的输入端相连。霍尔传感器实时检测无刷直流电机的转子的位置并输送给MCU微控制器单元，MCU微控制器单元读取当前霍尔值，进行分析和处理，对霍尔反馈信号进行滤波，再输出功率控制信号给MOS管三相桥单元，由MOS管三相桥单元控制无刷直流电机的定子线圈的通电顺序，控制无刷直流电机的运行。在对霍尔干扰更强的环境中，不需要更改硬件电路即可改变滤波系数，保证霍尔信号正确无误。本技术方案省去了RC滤波电路，减少了反馈延迟和控制延迟，并能兼顾电机的正反转，从而控制电机高速运行。同时也省去了原有的MOS驱动电路，简化电路，外部元器件大大减少，提高稳定性和生产良率，也降低成本。

作为优选，所述的MCU微控制器单元包括内置有MOS驱动电路的单片机U，单片机U有PWM0脚、PWM1脚、PWM2脚、PWM3脚、PWM4脚及PWM5脚六个输出端，所述的MOS管三相桥单元有六个MOS管，单片机U的PWM0脚、PWM1脚、PWM2脚、PWM3脚、PWM4脚及PWM5脚分别和六个MOS管的基极相连。单片机U的六个功率控制输出端控制六个MOS管的导通或截止，从而控制无刷直流电机的定子线圈的通电顺序。电路简单，提高可靠性，也降低成本。