[实用新型]方波无刷直流发电机的换相控制电路

说明书

本实用新型提供了一种方波无刷直流发电机的换相控制电路，包括：电压检测模块和中央处理器CPU，电压检测模块的输入端与方波无刷直流发电机的三相输出端连接，方波无刷直流发电机的中性点与所述电压检测模块输入端连接，电压检测模块检测到方波无刷直流发电机的相电压，中央处理器CPU对其采样并处理得到换相时刻，同时触发PWM信号控制方波无刷直流发电机的功率模块实现换相。本实用新型克服了现有方波无刷直流发电机换相信号提取电路过于复杂，成本高、故障率多的不足，有效降低了成本，故障率小、控制算法简单，提高了方波无刷直流发电机的换相稳定性。

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，尤其涉及一种方波无刷直流发电机的换相控制电路。

背景技术

方波无刷直流发电机具有寿命长、输出转矩大、功率密度高和控制简单等优点，广泛应用于航空航天和风力发电等领域，控制方式分为有位置传感器的方波无刷直流发电机控制和无位置传感器的方波无刷直流发电机控制。有位置传感器的方波无刷直流发电机控制在发电机内部植入霍尔传感器用以检测转子的位置，但存在易受干扰、难以在高低温环境下工作和重量大等缺点，限制了其广泛应用。而无位置传感器的方波无刷直流发电机控制则因为采用软件算法实现转子位置识别，无需霍尔传感器，从而成为直流发电机的主要控制方式。

在无位置传感器的方波无刷直流发电机控制中，采用两相通电，第三相用来提取感应出的反电动势信号，非导通相的反电动势过零点再延迟30°电角度所对应的时间点即为发电机的换相点。

如图1、图2所示，在发电机电路中增加换相控制电路，该控制电路包括：端电压滤波电路、电阻R1、电阻R2、电阻R3、以及三个运算放大器，通过构造虚拟中性点Vn*，再将端电压即发电机输出端对母线地电压经过滤波与虚拟中性点电压比较的方式得到反电动势过零点信号，反电动势过零点再延迟30°电角度所对应的时间点即得到发电机的换相点。

图1中方波无刷直流发电机通过功率模块以及电感L、电容C滤波后与电网连接，其中，电阻R1、电阻R2和电阻R3的一端分别连接在方波无刷直流发电机的a、b、c三相输出端，另外一端则连接在一个共同点上，设定该点为虚拟中性点Vn*，为提取反电动势过零点信号，如图2所示，将方波无刷直流发电机的a、b、c三相输出端电压、、经过端电压滤波电路后分别连接在运算放大器的正相输入端，运算放大器的负相输入端与虚拟中性点Vn*连接，电阻R1、电阻R2和电阻R3的一端分别连接在方波无刷直流发电机经过端电压滤波电路后输出的a、b、c三相输出端上，另外一端依然共同连接在虚拟中性点Vn*上，则运算放大器的输出端即为方波无刷直流发电机的反电动势过零点信号，分别是过零点信号、过零点信号、过零点信号。

但是，上述方波无刷直流发电机换相信号提取方式因硬件电路过于复杂，成本高、故障率多。同时，对端电压的滤波会导致反电动势信号产生相移，使得反电动势过零点信号不准确，需要进行相位补偿，增加控制算法的复杂度。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种方波无刷直流发电机的换相控制电路，以克服现有技术的不足，成本低、故障率小、控制算法简单，有效提高方波无刷直流发电机的换相稳定性。

于是，本实用新型提供了一种方波无刷直流发电机的换相控制电路，包括：电压检测模块和中央处理器CPU，电压检测模块的输入端与方波无刷直流发电机的三相输出端连接，方波无刷直流发电机的中性点与所述电压检测模块输入端连接，电压检测模块检测到方波无刷直流发电机的相电压，中央处理器CPU对其采样并处理得到换相时刻，同时触发PWM信号控制方波无刷直流发电机的功率模块实现换相。

其中，所述中央处理器CPU对方波无刷直流发电机的相电压进行采样，并执行：对所述采样的相电压进行编码，确定预扇区；

将预扇区中反电动势过零点区间划分到一个扇区以此确定正式扇区；