一種無刷直流電機硬件換相電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無刷直流電機硬件換相電路，直流電源的正端與Buck變換器的1腳連接，負(fù)端與Buck變換器的2腳連接，Buck變換器的3腳與三相逆變橋的1腳連接，Buck變換器的4腳與三相逆變橋的2腳連接，三相逆變橋的4腳、5腳、6腳按順序與無刷直流電機的A、B、C三相繞組對應(yīng)連接，DSP控制板與Buck變換器相連，所述的硬件換相電路均與三相逆變橋、無刷直流電機相連接。本實用新型采用硬件換相電路代替軟件換相，節(jié)約了控制芯片的I/O口，減少了程序復(fù)雜性，為防止直流母線短路，同一橋臂的開關(guān)管驅(qū)動信號增加了互鎖電路，提高了安全性。
【專利說明】
一種無刷直流電機硬件換相電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于一種直流電機的控制電路，具體涉及一種無刷直流電機硬件換相電路。【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機的換相時刻是由位置信號決定的，直流電機的位置信號通過三個霍爾傳感器檢測得到，三個霍爾傳感器環(huán)繞在轉(zhuǎn)子周圍，空間上間隔120°，在轉(zhuǎn)子磁場作用下，霍爾傳感器產(chǎn)生一個180°的脈寬高電平信號，三個霍爾傳感器的輸出信號在相位上互差120°，在每個電角度周期中共有6個上升沿或下降沿，分別對應(yīng)電機的6個換相時刻，根據(jù)三個霍爾信號的值，便可驅(qū)動三相逆變橋相應(yīng)的可控硅開關(guān)管，實現(xiàn)電機的正確換相。
[0003]目前無刷直流電機大多采用軟件換相的方式，通過單片機或DSP即數(shù)字信號處理器先檢測霍爾信號，再根據(jù)霍爾信號的值驅(qū)動相應(yīng)的可控硅開關(guān)管，不過軟件換相的方式占用較多的I/O口即輸入輸出接口，增加了程序的復(fù)雜性，而且一旦程序跑飛，會造成嚴(yán)重的后果。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提出，其目的是提供一種無刷直流電機硬件換相電路。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:一種無刷直流電機硬件換相電路，直流電源的正端與 Buck變換器的1腳連接，負(fù)端與Buck變換器的2腳連接，Buck變換器的3腳與三相逆變橋的1 腳連接，Buck變換器的4腳與三相逆變橋的2腳連接，三相逆變橋的4腳、5腳、6腳按順序與無刷直流電機的A、B、C三相繞組對應(yīng)連接，DSP控制板與Buck變換器相連，所述的硬件換相電路均與三相逆變橋、無刷直流電機相連接。
[0006]所述的Buck變換器包括可控硅T1、二極管D1、電感L1、電容C1，所述的三相逆變橋包括三個橋臂的六個可控硅即Ql- Q6。
[0007]Buck變換器中可控硅T1的集電極與直流電源的正端連接，直流電源的負(fù)端與二極管D1的陽極、電容C1的負(fù)極連接，電感L1同時與可控硅T1的發(fā)射極、二極管D1的陰極連接， 電感L1的另一端與電容C1的正極連接。
[0008]所述的三相逆變橋中包括三個橋臂的六個可控硅Q1-Q6，三相逆變橋的1腳、2腳并行連接于串聯(lián)后的可控硅Q1、可控硅Q2，串聯(lián)后的可控硅Q3、可控硅Q4，串聯(lián)后的可控硅Q5、 可控硅Q6，三相逆變橋的3腳與可控硅Q1、可控硅Q2的連線中點處相接，三相逆變橋的4腳與可控硅Q3、可控硅Q4的連線中點處相接，三相逆變橋的5腳與可控硅Q5、可控硅Q6的連線中點處相接。
[0009]DSP控制板(5)用于霍爾信號和電壓電流信號的采集，所述的霍爾信號包括霍爾位置信號HallA、霍爾位置信號HallB、霍爾位置信號HallC。[0〇1〇]霍爾位置信號HallA中的信號端口HallA與I號反相器的9腳連接，I號反相器的8腳同時和I號與門的2腳、4腳連接，I號與門的1腳與信號端口 Ha 11B連接、I號與門的5腳與信號端口 Hal 1C連接，I號與門的3腳與II號反相器的9腳連接，I號與門的6腳與II號反相器的1腳連接，n號反相器的8腳與n號與門的4腳連接，n號反相器的2腳與n號與門的9腳連接，n 號與門的5腳與I號與門的8腳連接、n號與門的10腳與IV號與門的8腳連接，n號與門的6腳與電阻R1連接、n號與門的8腳與電阻R2連接，電阻R1、電阻R2的另一端與3.3V連接。
[0011] 霍爾位置信號HallB中的信號端口HallB與I號反相器的11腳連接，I號反相器的10 腳同時和I號與門的10腳、12腳連接，I號與門的9腳與信號端口 Hal 1A相連、I號與門的13腳與信號端口 Ha 11C連接，I號與門的8腳與II號反相器的3腳相連、I號與門的11腳與反相器的 5腳連接，n號反相器的4腳與n號與門的12腳相連，n號反相器的6腳與n號與門的2腳連接，n號與門的13腳與I號與門的3腳連接，n號與門的1腳與IV號與門的11腳連接，n號與門的11腳與電阻R3連接，n號與門的3腳與電阻R4連接，電阻R3、電阻R4的另一端與3.3V連接。[〇〇12]霍爾位置信號HallC中的信號端口HallC與I號反相器的13腳連接，I號反相器的12 腳同時和IV號與門的12腳、9腳連接，IV號與門的10腳與信號端口 Hal 1A相連，IV號與門的12 腳與信號端口HallB相連，IV號與門的8腳與n號反相器的11腳連接，IV號與門的11腳與n 號反相器的13腳連接，n號反相器的12腳與m號與門的1腳連接，n號反相器的1〇腳與m號與門的12腳連接，m號與門的13腳與I號與門的6腳連接，m號與門的2腳與I號與門的11腳連接，m號與門的3腳與電阻R5連接，m號與門的11腳與電阻R6連接，電阻R5、電阻R6的另一端與3.3V連接。
[0013]本實用新型采用硬件換相電路代替軟件換相，節(jié)約了控制芯片的I/O口，減少了程序復(fù)雜性，為防止直流母線短路，同一橋臂的開關(guān)管驅(qū)動信號增加了互鎖電路，提高了安全性。【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型無刷直流電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2是本實用新型中Buck變換器的電路圖；[〇〇16]圖3是本實用新型中三相逆變橋的電路圖；
[0017]圖4是本實用新型中硬件換相電路的電路圖；
[0018]圖5是本實用新型中霍爾信號值與三相逆變橋?qū)ㄩ_關(guān)管對應(yīng)圖；
[0019]其中:[〇〇2〇]1直流電源2Buck變換器[〇〇21]3三相逆變橋4無刷直流電機[〇〇22]5DSP控制板6硬件換相電路[〇〇23] 7 I號反相器8 I號與門[〇〇24]9n號反相器10n號與門
[0025]11m號與門12IV號與門?！揪唧w實施方式】
[0026]以下，參照附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0027] 如圖1所示，一種無刷直流電機硬件換相電路，包括直流電源l、Buck變換器2、三相逆變橋3、無刷直流電機4、DSP控制板5以及硬件換相電路6，其中，直流電源1的正端與Buck 變換器2的1腳連接，負(fù)端與Buck變換器2的2腳連接，Buck變換器2的3腳與三相逆變橋3的1 腳連接，Buck變換器2的4腳與三相逆變橋3的2腳連接，三相逆變橋3的4腳、5腳、6腳按順序與無刷直流電機4的A、B、C三相繞組對應(yīng)連接，所述的硬件換相電路6均與三相逆變橋3、無刷直流電機4相連。[〇〇28]其中，直流電源1提供直流電，Buck變換器2將直流電變換為可調(diào)的直流電壓，三相逆變橋3用于無刷直流電機4的換相，DSP控制板5用于霍爾信號和電壓電流信號的采集、PWM 信號輸出、電機控制算法實現(xiàn)以及系統(tǒng)通訊，硬件換相電路6將無刷直流電機4的霍爾信號轉(zhuǎn)換為三相逆變橋3中每個可控硅驅(qū)動信號。[〇〇29]如圖2所示，所述的Buck變換器2包括可控硅T1、二極管D1、電感L1、電容C1，所述的三相逆變橋3包括三個橋臂的六個可控硅Ql- Q6。
[0030]Buck變換器2中可控硅T1的集電極與直流電源1的正端連接，直流電源1的負(fù)端與二極管D1的陽極、電容C1的負(fù)極連接，電感L1同時與可控硅T1的發(fā)射極、二極管D1的陰極連接，電感L1的另一端與電容C1的正極連接。
[0031]如圖3所示，所述的三相逆變橋3中包括三個橋臂的六個可控硅Ql- Q6,三相逆變橋3的1腳、2腳并行連接于串聯(lián)后的可控硅Q1、可控硅Q2，串聯(lián)后的可控硅Q3、可控硅Q4，串聯(lián)后的可控硅Q5、可控硅Q6，三相逆變橋3的3腳與可控硅Q1、可控硅Q2的連線中點處相接， 三相逆變橋3的4腳與可控硅Q3、可控硅Q4的連線中點處相接，三相逆變橋3的5腳與可控硅 Q5、可控硅Q6的連線中點處相接。[〇〇32] 可控硅Q1、可控硅Q3、可控硅Q5的集電極與電容C1的正極連接，可控硅Q2、可控硅 Q4、可控硅Q6的發(fā)射極與電容C1的負(fù)極連接，可控硅Q1的發(fā)射極與可控硅Q2的集電極連接， 可控硅Q3的發(fā)射極與可控硅Q4的集電極連接，可控硅Q5的發(fā)射極與可控硅Q6的集電極連接。無刷直流電機4的A相與可控硅Q1的發(fā)射極、可控硅Q2的集電極連接，無刷直流電機4的B 相與可控硅Q3的發(fā)射極、可控硅Q4的集電極連接，無刷直流電機4的C相與可控硅Q5的發(fā)射極、可控娃Q6的集電極連接。[〇〇33]如圖4所示，所述的霍爾信號包括霍爾位置信號HallA、霍爾位置信號HallB、霍爾位置信號Hal 1C。
[0034]霍爾位置信號Hal 1A中的信號端口 Hal 1A與I號反相器7的9腳連接，I號反相器7的8 腳同時和I號與門8的2腳、4腳連接，I號與門8的1腳與信號端口 Hal 1B連接、I號與門8的5腳與信號端口Hal 1C連接，I號與門8的3腳與II號反相器9的9腳連接，I號與門8的6腳與II號反相器9的1腳連接，n號反相器9的8腳與n號與門1〇的4腳連接，n號反相器9的2腳與n號與門10的9腳連接，n號與門10的5腳與I號與門8的8腳連接、n號與門10的10腳與IV號與門12 的8腳連接，n號與門10的6腳與電阻R1連接、n號與門10的8腳與電阻R2連接，電阻R1、電阻 R2的另一端與3.3V連接。
[0035]霍爾位置信號HallB中的信號端口HallB與I號反相器7的11腳連接，I號反相器7的 10腳同時和I號與門8的10腳、12腳連接，I號與門8的9腳與信號端口HallA相連、I號與門8的 13腳與信號端口Hal 1C連接，I號與門8的8腳與II號反相器9的3腳相連、I號與門8的11腳與反相器9的5腳連接，n號反相器9的4腳與n號與門10的12腳相連，n號反相器9的6腳與n號與門10的2腳連接，n號與門10的13腳與I號與門8的3腳連接，n號與門10的1腳與IV號與門12的11腳連接，n號與門10的11腳與電阻R3連接，n號與門10的3腳與電阻R4連接，電阻 R3、電阻R4的另一端與3.3V連接。[〇〇36] 霍爾位置信號HallC中的信號端口HallC與I號反相器7的13腳連接，I號反相器7的 12腳同時和IV號與門12的12腳、9腳連接，IV號與門12的10腳與信號端口 HallA相連，IV號與門12的12腳與信號端口 Hal 1B相連，IV號與門12的8腳與II號反相器9的11腳連接，IV號與門 12的11腳與n號反相器9的13腳連接，n號反相器9的12腳與m號與門11的1腳連接，n號反相器9的10腳與m號與門11的12腳連接，m號與門11的13腳與I號與門8的6腳連接，m號與門11的2腳與I號與門8的11腳連接，m號與門11的3腳與電阻R5連接，m號與門11的11腳與電阻R6連接，電阻R5、電阻R6的另一端與3.3V連接。[〇〇37]如圖5所示，其中，1代表高電平，0代表低電平，A、B、C代表無刷直流電機的三相繞組，Q1 - Q6代表三相逆變橋的可控硅，根據(jù)同一時刻三個霍爾信號的值，控制三相逆變橋相應(yīng)可控硅的導(dǎo)通，便可實現(xiàn)無刷直流電機ABC三相繞組之間的換相功能。[〇〇38]本實用新型中的DSP控制板5選用TI公司生產(chǎn)的以TMS320F2812芯片為核心的系統(tǒng)控制板。
[0039]本實用新型采用硬件換相電路代替軟件換相，節(jié)約了控制芯片的I/O口，減少了程序復(fù)雜性，為防止直流母線短路，同一橋臂的開關(guān)管驅(qū)動信號增加了互鎖電路，提高了安全性。
【主權(quán)項】
1.一種無刷直流電機硬件換相電路，包括直流電源(1)，其特征在于:直流電源(1)的正 端與Buck變換器(2)的1腳連接，負(fù)端與Buck變換器(2)的2腳連接，Buck變換器(2)的3腳與 三相逆變橋(3 )的1腳連接，Buck變換器(2 )的4腳與三相逆變橋(3 )的2腳連接，三相逆變橋 (3 )的4腳、5腳、6腳按順序與無刷直流電機(4 )的A、B、C三相繞組對應(yīng)連接，DSP控制板(5 )與 Buck變換器(2)相連，所述的硬件換相電路(6)均與三相逆變橋(3)、無刷直流電機(4)相連 接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電機硬件換相電路，其特征在于:所述的Buck變 換器(2)包括可控硅T1、二極管D1、電感L1、電容C1，可控硅T1的驅(qū)動信號由DSP控制板 (5)輸入，所述的三相逆變橋(3)包括三個橋臂的六個可控娃即Ql- Q6，Q1- Q6的驅(qū)動信號 由硬件換相電路(6 )提供。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無刷直流電機硬件換相電路，其特征在于:Buck變換器 (2 )中可控硅T1的集電極與直流電源(1)的正端連接，直流電源(1)的負(fù)端與二極管D1的陽 極、電容C1的負(fù)極連接，電感L1同時與可控硅T1的發(fā)射極、二極管D1的陰極連接，電感L1的 另一端與電容C1的正極連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電機硬件換相電路，其特征在于:所述的三相逆 變橋(3)中包括三個橋臂的六個可控硅Q1-Q6,三相逆變橋(3)的1腳、2腳并行連接于串聯(lián)后 的可控硅Q1、可控硅Q2，串聯(lián)后的可控硅Q3、可控硅Q4，串聯(lián)后的可控硅Q5、可控硅Q6，三相 逆變橋(3 )的3腳與可控硅Q1、可控硅Q2的連線中點處相接，三相逆變橋(3 )的4腳與可控硅 Q3、可控硅Q4的連線中點處相接，三相逆變橋(3)的5腳與可控硅Q5、可控硅Q6的連線中點處 相接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無刷直流電機硬件換相電路，其特征在于:DSP控制板(5) 用于霍爾信號和電壓電流信號的采集，所述的霍爾信號包括霍爾位置信號HallA、霍爾位置 信號HallB、霍爾位置信號HallC。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無刷直流電機硬件換相電路，其特征在于:霍爾位置信號 Hal 1A中的信號端口HallA與I號反相器(7)的9腳連接，I號反相器(7)的8腳同時和I號與門(8)的2腳、4腳連接，I號與門(8)的1腳與信號端口HallB連接、I號與門(8)的5腳與信號端口 Hal 1C連接，I號與門(8)的3腳與II號反相器(9)的9腳連接，I號與門(8)的6腳與II號反相器(9)的1腳連接，n號反相器(9)的8腳與n號與門(10)的4腳連接，n號反相器(9)的2腳與n 號與門(10)的9腳連接，n號與門(10)的5腳與I號與門(8)的8腳連接、n號與門(10)的10腳 與IV號與門(12)的8腳連接，n號與門(10)的6腳與電阻R1連接、n號與門(10)的8腳與電阻 R2連接，電阻R1、電阻R2的另一端與3.3V連接。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無刷直流電機硬件換相電路，其特征在于:霍爾位置信號 HallB中的信號端口HallB與I號反相器(7)的11腳連接，I號反相器(7)的10腳同時和I號與 門(8)的10腳、12腳連接，I號與門(8)的9腳與信號端口Hal 1A相連、I號與門(8)的13腳與信 號端口Hal 1C連接，I號與門(8)的8腳與II號反相器(9)的3腳相連、I號與門(8)的11腳與反 相器(9)的5腳連接，II號反相器(9)的4腳與II號與門(10)的12腳相連，n號反相器(9)的6 腳與n號與門(10)的2腳連接，n號與門(10)的13腳與I號與門(8)的3腳連接，n號與門 (1〇)的1腳與iv號與門(12)的11腳連接，n號與門(1〇)的11腳與電阻R3連接，n號與門(1〇) 的3腳與電阻R4連接，電阻R3、電阻R4的另一端與3.3V連接。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無刷直流電機硬件換相電路，其特征在于:霍爾位置信號 HallC中的信號端口HallC與I號反相器(7)的13腳連接，I號反相器(7)的12腳同時和IV號與 門(12)的12腳、9腳連接，IV號與門(12)的10腳與信號端口 HallA相連，IV號與門(12)的12腳 與信號端口HallB相連，IV號與門(12)的8腳與II號反相器(9)的11腳連接，IV號與門(12)的 11腳與n號反相器(9)的13腳連接，n號反相器(9)的12腳與m號與門(11)的1腳連接，n號 反相器(9)的10腳與m號與門(11)的12腳連接，m號與門(11)的13腳與I號與門(8)的6腳連 接，m號與門(11)的2腳與I號與門(8)的11腳連接，m號與門(11)的3腳與電阻R5連接，m號 與門(11)的11腳與電阻R6連接，電阻R5、電阻R6的另一端與3.3V連接。
【文檔編號】H02P6/16GK205610508SQ201620137801
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月24日
【發(fā)明人】魏振, 傅雋, 張苒
【申請人】核工業(yè)理化工程研究院