一種無刷直流電機轉子位置檢測技術的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機控制領域，尤其是設及一種無刷直流電機轉子位置檢測技術。
【背景技術】
[0002] 永磁無刷直流電機是隨著微處理器技術、高頻低功耗的電力電子器件、新型控制 方法和永磁材料的發(fā)展而出現(xiàn)并不斷成熟的一種新型電機。與傳統(tǒng)的直流電機相比，永磁 無刷直流電機沒有電刷，具有維護量小、結構堅固等優(yōu)點。
[0003] 續(xù)流二極管法不依賴電機的轉速，可W應用在較低的轉速范圍，運是它最大的優(yōu) 點。無刷直流電機的控制電路大多采用=相全橋逆變電路，傳統(tǒng)續(xù)流二極管法由于需要分 別檢測T1、T2、T3、T4、T5、T6的反并聯(lián)二極管D1、D2、D3、D4、D5和D6的工作狀態(tài)來確定電 機轉子位置，而不能用于集成的功率器件，不但檢測信號多，提高了成本，而且運種方法只 能用于前60°PWM調(diào)制后60°恒通的控制方式，即PWM_0N調(diào)制方式，運種調(diào)制方式大大限 制了它的應用范圍；另外，使用運種方法時，硬件上必須有六路互相隔離的電源，運會使硬 件設計的難度加大，增加系統(tǒng)的復雜性和成本，控制更為復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種無刷直流電機轉子位置檢測技術，該電機轉子位置檢 測技術克服了現(xiàn)有技術的不足，采用下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法檢測電機轉子位置，不但檢 測信號少，控制簡單靈活，而且提高了檢測效率和可靠性，大幅降低了檢測成本，應用范圍 廣。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術的技術方案是：一 種無刷直流電機轉子位置檢測技術，包括與逆變器控制電路連接的無刷直流電機和電機轉 子位置檢測方法； 所述逆變器控制電路是S相全橋電壓型逆變電路，包括IGBT功率開關管T1、T2、T3、 了4、1'5和16^及續(xù)流二極管01、02、03、04、05和06;所述續(xù)流二極管01、02、03、04、05和 D6分別與開關管T1、T2、T3、T4、巧和T6反并聯(lián)，開關管T1、T3和巧為上橋開關管，T4、T6 和T2為下橋開關管，無刷直流電機的=相繞組a、b、C分別接在開關管Tl與T4、T3與T6、 巧與T2構成的=相橋路上；其特征在于： 所述電機轉子位置檢測方法是：采用下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法，=相全橋電壓型逆變 電路的調(diào)制方式為H_PWM-L_0N，即上橋開關管T1、T3和巧工作于PWM調(diào)制，下橋開關管T4、 T6和T2工作于直通模式；IGBT功率開關管1'1^2^3^4、巧和16的工作模式為兩兩通電 控制方式；在PWM調(diào)制模式的低電平時間即PWM關斷期間，檢測未導通相下橋反并聯(lián)二極管 D4、D6和D2的工作狀態(tài)，來判斷上橋開關管T1、T3和巧和下橋開關管T4、T6和T2是否導 通，若下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2不導通，則在該時刻延時30°電角度，就是該相上橋開 關管Tl、T3和巧的導通時刻；若下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2導通，則在該時刻延時30° 電角度，就是該相下橋開關管T4、T6和T2的導通時刻；通過檢測下橋反并聯(lián)二極管D4、D6 和D2的工作狀態(tài)來確定換相時刻，來檢測電機轉子的位置。
[0006] 在上述技術方案中，采用下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法，與無刷直流電機連接的逆變 器控制電路為=相全橋電壓型逆變電路，其調(diào)制方式為H_PWM-L_0N，即上橋開關管T1、T3 和巧工作于PWM調(diào)制，下橋開關管T4、T6和T2工作于直通模式；開關管T1、T2、T3、T4、 T5和T6的工作模式為兩兩通電控制方式。本發(fā)明只需檢測逆變器控制電路中的下橋開關 管T4、T6和T2的=個下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2的工作狀態(tài)，就可W確定電機轉子位 置。本發(fā)明的技術方案有W下有益效果：第一，較傳統(tǒng)調(diào)制方式PWM_〇N，本發(fā)明采用下橋反 并聯(lián)續(xù)流二極管法，其逆變器控制電路的調(diào)制方式H_PWM-L_0N更為簡單可靠；第二，本發(fā) 明只需檢測T4、T6、T2的S個下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2的工作狀態(tài)，檢測信號少，控 制簡單靈活；第=，提高了檢測效率和可靠性，大幅降低了檢測成本，應用范圍廣。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術中逆變器控制電路原理圖； 圖2為本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術中逆變器控制電路的調(diào)制方式為H_PWM-L_0N的開關管驅動信號示意圖； 圖3為本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術中上橋開關管巧為PWM模式、下橋 開關管T6為直通方式時電流信號流向示意圖； 圖4為本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術中上橋開關管巧關斷、下橋開關管T6直通、二極管D2續(xù)流時電流信號流向示意圖； 圖5為本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術的下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法原理 不意圖； 圖6為本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術上橋開關管T3為PWM模式、下橋開 關管T2為直通方式時電流信號流向示意圖； 圖7為本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術上橋開關管T3關斷、下橋開關管T2 為直通、二極管D6續(xù)流時電流信號流向示意圖； 圖8為本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術的無刷直流電機控制系統(tǒng)結構圖； 圖9為圖8中無刷直流電機控制系統(tǒng)的轉矩仿真波形圖； 圖10為圖8中無刷直流電機控制系統(tǒng)的電流仿真波形圖； 圖11為圖8中無刷直流電機控制系統(tǒng)的轉速仿真波形圖。
【具體實施方式】
[0008] 下面結合附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清晰、完整地闡述，所述的實施例僅為 本發(fā)明的一部分，基于本發(fā)明中的發(fā)明要點，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提 下所獲得的所有其他發(fā)明創(chuàng)造，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0009] 圖1是本發(fā)明一種無刷直流電機轉子位置檢測技術中逆變器控制電路原理圖，圖 2為逆變器控制電路的調(diào)制方式為H_PWM-L_0N的開關管驅動信號示意圖。如圖1、圖2可 見，本實施例的無刷直流電機轉子位置檢測技術，包括與逆變器控制電路連接的無刷直流 電機和電機轉子位置檢測方法；本實施例中，逆變器控制電路為=相全橋電壓型逆變電路， 包括IGBT功率開關管T1、T2、T3、T4、巧和T6W及續(xù)流二極管D1、D2、D3、D4、D5和D6， 續(xù)流二極管Dl、D2、D3、D4、D5和D6分別與開關管Tl、T2、T3、T4、巧和T6反并聯(lián)，開關管T1、T3和巧為上橋開關管，T4、T6和T2為下橋開關管，無刷直流電機的=相繞組a、b、c分 別接在開關管Tl與T4、T3與T6、巧與T2構成的=相橋路上。本實施例中，電機轉子位置 檢測方法采用下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法，S相全橋電壓型逆變電路的調(diào)制方式為H_PWM-L_ ON,即上橋開關管Tl、T3和巧工作于PWM調(diào)制，下橋開關管T4、T6和T2工作于直通模式； IGBT功率開關管1'1^2^3^4、巧和16的工作模式為兩兩通電控制方式；在？麗調(diào)制模式 的低電平時間即PWM關斷期間，檢測未導通相下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2的工作狀態(tài)， 來判斷上橋開關管Tl、T3和巧和下橋開關管T4、T6和T2是否導通，若下橋反并聯(lián)二極管 D4、D6和D2不導通，則在該時刻延時30°電角度，就是該相上橋開關管Tl、T3和巧的導通 時刻；若下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2導通，則在該時刻延時30°電角度，就是該相下橋開 關管T4、T6和T2的導通時刻；通過檢測下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2的工作狀態(tài)來確定 換相時刻，來檢測電機轉子的位置。
[0010] 在圖1中，當上橋開關管Tl和下橋開關管T6通電時，上橋開關管Tl工作于PWM模 式，下橋開關管T6處于直通模式，在上橋開關管Tl處于PWM關斷期間時，檢測下橋開關管 T2的反并聯(lián)二極管D2的工作狀態(tài)，當D2導通時，就會有無刷直流電機C相的相反電勢穿過 零點，此時刻延后30°電角度就是換相時刻，即關斷下橋開關管T6,開通下橋開關管T2。
[0011] 圖1中，當上橋開關管Tl和下橋開關管T2通電時，Tl工作于PWM模式，T2處于直 通模式，在Tl處于PWM關斷期間時，檢測下橋開關管T6的反并聯(lián)二極管D6的工作狀態(tài)，當 D6不導通時，就會有無刷直流電機b相的相反電勢穿過零點，此時刻延后30°電角度就是換 相時刻，即關斷開關管Tl,開通開關管T3。
[0012] 圖1中，當下橋開關管T2和上橋開關管T3通電時，開關管T3工作于PWM模式，T2 處于直通模式，直通模式也就是處于直接導通模式；在上橋開關管T3處于PWM關斷期間時， 檢測下橋開關管T4的反并聯(lián)二極管D4的工作狀態(tài)，當D4導通時，就會有無刷直流電機a 相的相反電勢穿過過零點，此時刻延后30°電角度就是換相時刻，即關斷開關管T2,開通開 關管T4。
[0013] 圖1中，當上橋開關管T3和下橋開關管T4通電時，開關管T3工作于PWM模式，T4 處于直通模式，在上橋開關管T3處于PWM關斷期間時，檢測下橋開關管T2的反并聯(lián)二極管 D2的工作狀態(tài)，當D2不導通時，就會有無刷直流電機C相的相反電勢穿過過零點，此時刻 延后30°電角度就是換相時刻，即關斷上橋開關管T3,開通上橋開關管巧。
[0014] 圖1中，當下橋開關管T4和上橋開關管巧通電時，開關管巧工作于PWM模式，T4 處于直通模式，