專利名稱：三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路及檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流無刷電機的反電動勢檢測技術(shù)，具體是指三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路及檢測方法。
背景技術(shù)：
無刷電機傳統(tǒng)的位置檢測方法是在電機內(nèi)安裝霍爾傳感器直接檢測轉(zhuǎn)子位置信號，但存在著安裝困難、信號連線多、對溫度比較敏感等缺點，這些缺點在一定程度上限制了無刷直流電機的推廣和使用。針對這一點，人們提出了無位置傳感器的控制方式。目前， 無傳感器直流無刷電機控制最成熟也最常用的方法是反電動勢過零點檢測方法。通過檢測懸空相的反電動勢過零點，獲取到轉(zhuǎn)子的位置。在現(xiàn)有的實現(xiàn)方法中，由于電機采用PWM斬波調(diào)速，因此相電壓都是開關(guān)波形，包含大量的高次諧波，因此普遍采用加電阻和電容構(gòu)成低通濾波器對相電壓進行濾波后，再檢測反電動勢的過零點。但是低通濾波相移、延時計算誤差、電樞反應(yīng)等因素導致位置信號產(chǎn)生相位誤差，影響電機的運行性能，特別是在電機低速運行狀態(tài)下，位置信號誤差容易造成換相失敗，導致電機停轉(zhuǎn)或堵轉(zhuǎn)，啟動失敗。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的反電動勢過零檢測電路中存在的靈敏度低、附加相移和易受干擾的缺點，本發(fā)明提出了三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路及檢測方法，它不僅在電機低速狀態(tài)下能準確的檢測到反電動勢的過零點，而且抗干擾性能好，不會帶來附加相移。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路，特點在于包括恒流二極管、電壓比較器，所述恒流二極管包括第一恒流二極管、第二恒流二極管、第三恒流二極管、第四恒流二極管、第五恒流二極管、第六恒流二極管、第一保護二極管、第二保護二極管；三相直流無刷電機相繞組第一端與第一恒流二極管的正極、第二恒流二極管的負極相連；三相直流無刷電機相繞組第二端與第三恒流二極管的正極、第四恒流二極管的負極相連；三相直流無刷電機相繞組第三端與第五恒流二極管的正極、第六恒流二極管的負極相連；第一恒流二極管的負極、第二恒流二極管的正極、第三恒流二極管的負極、第四恒流二極管的正極、第五恒流二極管的負極、第六恒流二極管的正極與電壓比較器的同相輸入端相連接；電壓比較器的反相輸入端接地電平GND ；第一保護二極管的正極接電壓比較器的同相輸入端，保護二極管的負極接電壓比較器的反相輸入端；
第二保護二極管的正極接電壓比較器的反相輸入端，保護二極管的負極接電壓比較器的同相輸入端。所述電壓比較的同相和反相輸入端電壓為負0. 7V 正0. 7V之間。當恒流二極管兩端電壓超過恒流二極管的起始電壓時，恒流二極管進入恒流區(qū)， 內(nèi)阻變大，使恒流二極管工作在恒流狀態(tài)；當恒流二極管兩端電壓小于起始電壓時，恒流二極管工作在線性電阻區(qū)，其動態(tài)阻抗值小且維持不變，這時恒流二極管交流阻抗小，三相直流無刷電機相繞組端三相繞組相電壓通過恒流二極管疊加在一起之后與地電平做比較 ，過零點就是懸空相的反電動勢過零點。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用這種方法檢測反電動勢的過零點，不需要對相電壓進行低通濾波，不會帶來相位滯后的問題，靈敏度高，拓展了反電動勢法的檢測范圍；本發(fā)明安全可靠，成本低，技術(shù)手段簡便易行，采用六個恒流二極管和一個電壓比較器就可以實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路，是低速狀態(tài)下的反電動勢過零檢測電路原理圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。如圖1所示，本發(fā)明三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路，包括恒流二極管、電壓比較器，所述恒流二極管包括第一恒流二極管1、第二恒流二極管10、第三恒流二極管2、第四恒流二極管11、第五恒流二極管3、第六恒流二極管12、第一保護二極管4、第二保護二極管5 ；三相直流無刷電機相繞組第一端7與第一恒流二極管1的正極、第二恒流二極管 10的負極相連；三相直流無刷電機相繞組第二端8與第三恒流二極管2的正極、第四恒流二極管11的負極相連；三相直流無刷電機相繞組第三端9與第五恒流二極管3的正極、第六恒流二極管 12的負極相連；第一恒流二極管1的負極、第二恒流二極管10的正極、第三恒流二極管2的負極、 第四恒流二極管11的正極、第五恒流二極管3的負極、第六恒流二極管12的正極與電壓比較器6的同相輸入端相連接；電壓比較器6的反相輸入端接地電平GND ；第一保護二極管4的正極接電壓比較器6的同相輸入端，保護二極管4的負極接電壓比較器6的反相輸入端；第二保護二極管5的正極接電壓比較器6的反相輸入端，保護二極管5的負極接電壓比較器6的同相輸入端。針對現(xiàn)有的直流無刷電機PWM斬波調(diào)速方式，在電機低速運行狀態(tài)下，這個時候大部分時間下是導通兩相都是通過場效應(yīng)管接地電平，此時共模噪聲比較小、干擾信號很難耦合進來，這個時候?qū)铱障嗟姆措妱觿葸^零點進行檢測是最有利的。同時，我們充分利用恒流二極管的工作特性，恒流二極管(CRD)屬于兩端結(jié)型場效應(yīng)恒流器件，當恒流二極管兩端電壓超過恒流二極管的起始電壓時，恒流二極管進入恒流區(qū)，內(nèi)阻變大，使恒流二極管工作在恒流狀態(tài)；當恒流二極管兩端電壓小于起始電壓時，恒流二極管工作在線性電阻區(qū)，其動態(tài)阻抗值小且維持不變，因此在懸空相反電動勢過零點附近，三相繞組的相電壓都非常小，恒流二級管工作于線性電阻區(qū)，這個時候恒流二極管交流阻抗小，因此三相直流無刷電機相繞組第一、第二、第三端7、8、9三相繞組相電壓通過恒流二極管疊加在一起之后與地電平做比較，過零點就是懸空相的反電動勢過零點。由于恒流二極管具有單向?qū)ǖ奶攸c，因此需要采用兩個反向并聯(lián)，才能保證可以實現(xiàn)雙向限流。采用恒流二極管代替功率電阻，具有噪聲小、體積小、限流特性好等優(yōu)點，因此給反電動勢 過零點檢測帶來了很多好處，包括低噪聲、靈敏度高等。由于電壓比較器6是工作在開環(huán)狀態(tài)，易因差模電壓過大而導致電壓比較器6阻塞而無法正常工作，因此為了防止差模電壓過大，在電壓比較6的同相和反相輸入端加了第一保護二極管4和第二保護二極管5，確保差模電壓大小在負0. 7V 正0. 7V之間。本專利電路具有抗干擾能力強，檢測靈敏度高的優(yōu)點。
如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明，上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明內(nèi)容所作的均等變化與修飾，都為本發(fā)明權(quán)利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路，其特征在于包括恒流二極管、電壓比較器，所述恒流二極管包括第一恒流二極管、第二恒流二極管、第三恒流二極管、第四恒流二極管、第五恒流二極管、第六恒流二極管、第一保護二極管、第二保護二極管；三相直流無刷電機相繞組第一端與第一恒流二極管的正極、第二恒流二極管的負極相連；三相直流無刷電機相繞組第二端與第三恒流二極管的正極、第四恒流二極管的負極相連；三相直流無刷電機相繞組第三端與第五恒流二極管的正極、第六恒流二極管的負極相連；第一恒流二極管的負極、第二恒流二極管的正極、第三恒流二極管的負極、第四恒流二極管的正極、第五恒流二極管的負極、第六恒流二極管的正極與電壓比較器的同相輸入端相連接；電壓比較器的反相輸入端接地電平GND ；第一保護二極管的正極接電壓比較器的同相輸入端，保護二極管的負極接電壓比較器的反相輸入端；第二保護二極管的正極接電壓比較器的反相輸入端，保護二極管的負極接電壓比較器的同相輸入端。
2.權(quán)利要求1所述三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路的檢測方法，其特征在于如下步驟當恒流二極管兩端電壓超過恒流二極管的起始電壓時，恒流二極管進入恒流區(qū)，內(nèi)阻變大，使恒流二極管工作在恒流狀態(tài)；當恒流二極管兩端電壓小于起始電壓時， 恒流二極管工作在線性電阻區(qū)，其動態(tài)阻抗值小且維持不變，這時恒流二極管交流阻抗小， 三相直流無刷電機相繞組端三相繞組相電壓通過恒流二極管疊加在一起之后與地電平做比較，過零點就是懸空相的反電動勢過零點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路的檢測方法， 其特征在于所述電壓比較的同相和反相輸入端電壓為負0. 7V 正0. 7V之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了三相直流無刷電機的反電動勢過零點檢測電路及檢測方法，包括恒流二極管、電壓比較器，所述恒流二極管包括第一恒流二極管、第二恒流二極管、第三恒流二極管、第四恒流二極管、第五恒流二極管、第六恒流二極管、第一保護二極管、第二保護二極管；電機相繞組第一端與第一恒流二極管的正極、第二恒流二極管的負極相連；三相直流無刷電機相繞組第二端與第三恒流二極管的正極、第四恒流二極管的負極相連；三相直流無刷電機相繞組第三端與第五恒流二極管的正極、第六恒流二極管的負極相連；本專利具有低噪聲、靈敏度高、抗干擾性能好的特點；本發(fā)明電路無需阻容低通濾波電路，在寬速度范圍內(nèi)對反電動勢過零點信號具有無相移的精確檢測。
文檔編號H02P6/18GK102355184SQ20111033220
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者林東軒, 王劍, 田聯(lián)房 申請人:華南理工大學