[发明专利]一种直流无刷电机的反电动势换相点检测电路及方法

说明书

本发明涉及无刷电机技术领域，具体涉及一种直流无刷电机的反电动势换相点检测电路及方法，所述直流无刷电机采用六步换相驱动模式，包括如下步骤：将直流电源与电机的三相绕组连接，使得在每一步中，三相中的两相存在导通电流；采用过零点检测电路采集三相绕组中非导通相的对地端电压信号并输出至单片机；所述单片机基于直流无刷电机的理论模型对采集到的端电压信号进行计算处理，获得反电动势与采样时间的函数关系；通过所述函数关系计算得到反电动势过零点以及换相点。本发明所提供的反电动势换相点检测电路及方法，在不使用比较器的情况下，快速准确地检测出直流无刷电机反电动势的过零点，可靠性高，节省了成本，提高了电机运行的稳定性。

技术领域

本发明涉及无刷电机技术领域，具体涉及一种直流无刷电机的反电动势换相点检测电路及方法。

背景技术

无刷电机是随着微处理器技术的发展、高频低功耗功率器件的不断应用以及电机驱动控制方法的不断进步而发展起来的一种直流电机，克服了有刷电机的结构复杂、噪声、火花以及维修困难的缺点，无刷电机以结构简单、运行可靠、高效节能、易于控制的优势得到广泛应用。在无刷电机无传感控制中，需要对电机的反电动势进行检测以提取反电动势的过零点信号进行电机换相操作，通常采用硬件比较器对电机反电动势和中心点信号进行比较，得到比较器过零点信号翻转，该方法需要外接比较器，容易受到PWM调制杂波以及其它噪声的干扰，会使信号产生一定的相位滞后，当相位滞后角度超过30度后，造成电机换相滞后，不利于电机正常运行，而且采用比较器成本较高。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种直流无刷电机的反电动势换相点检测电路及方法，能够以较低的成本、快速准确地检测出直流无刷电机反电动势的过零点。

为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：一种直流无刷电机的反电动势换相点检测方法，所述直流无刷电机采用六步换相驱动模式，包括如下步骤：

(1)将直流电源与电机的三相绕组连接，使得在每一步中，三相中的两相存在导通电流；

(2)采用过零点检测电路采集三相绕组中非导通相的对地端电压信号并输出至单片机；

(3)所述单片机基于直流无刷电机的理论模型对采集到的端电压信号进行计算处理，获得反电动势与采样时间的函数关系；通过所述函数关系计算得到反电动势过零点以及换相点。

进一步地，所述步骤(2)中过零点检测电路有三个，且三个过零点检测电路的输入端分别与无刷电机的三相绕组连接，输出端与单片机连接。

进一步地，所述步骤(3)具体为：

单片机在每步的周期内采集多个时刻的端电压；

根据所获取的端电压计算各采样时刻对应的反电动势；其中，V_n为三相绕组的端电压V_a、V_b或V_c，e_n为三相绕组的反电动势e_a、e_b或e_c；

获得采样时刻与反电动势的函数关系e_n＝f(t)；

基于所述函数关系计算反电动势过零点以及换相点。

进一步地，所述步骤(3)进一步包括：所述函数e_n＝f(t)为一次函数；从任一换相点开始，该换相点记为第一步的初始点，时间计为零；每步中所需计算的换相点为下一步的初始点；

采用最小二乘法对所获得各采样时刻的反电动势进行拟合得到反电动势与采样时刻的一次函数关系e_n＝f(t)；

根据所获取的一次函数关系计算反电动势过零点，即e_n为零处时所对应的采样时刻；