CN102629846A - 无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路 - Google Patents

无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路 Download PDF

Info

Publication number
CN102629846A
CN102629846A CN2012100918230A CN201210091823A CN102629846A CN 102629846 A CN102629846 A CN 102629846A CN 2012100918230 A CN2012100918230 A CN 2012100918230A CN 201210091823 A CN201210091823 A CN 201210091823A CN 102629846 A CN102629846 A CN 102629846A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistance
circuit
phase
photoelectric isolating
voltage comparator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012100918230A
Other languages
English (en)
Inventor
李小清
王仕博
朱英启
陆韵
李忠坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN2012100918230A priority Critical patent/CN102629846A/zh
Publication of CN102629846A publication Critical patent/CN102629846A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,它通过反电动势过零点检测电路检测三相的反电动势过零点并将检测结果通过光电隔离电路隔离后送入微处理器单元进行进一步处理,光电隔离电路将电机电路、检测电路与微处理器单元隔离开,这样防止了电机电路和检测电路中的电信号对微处理器输入信号的干扰,加强了微处理器单元工作的稳定性和***的可靠性,并且通过微处理器单元中预存的相位补偿信息对反电动势相位进行补偿,确定反电动势的过零点和换相处理,进而可确定转子的位置而无需采用位置传感器,避免了位置传感器在高温高压、高干扰、高震荡等特殊环境中对***的可靠性的影响,进一步保证了***的可靠性。

Description

无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路
技术领域
本发明涉及无刷直流电机领域,具体涉及无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路。
背景技术
传统的有刷直流电机因为需要使用电刷和换向器而造成其具有寿命短、噪声大、可靠性差、结构复杂等不良特点,因而不能应用到一些特殊的场合。带位置传感器的无刷直流电机则需要较多的引出线、较精确的传感器安装位置,在一些如高温高压、高干扰、高震荡等特殊环的境中位置传感器的使用会大大降低***的可靠性。无刷直流电机的无位置传感器驱动技术则是解决上述问题的一种方法。
无刷直流电机的转速是通过驱动电压来控制的,同时通过检测转子的位置实现驱动电源的电子换相。在众多的换相检测电路中反电动势法最为成熟。由于直流电机的转子位置和相应的电枢绕相组上的反电动势具有固定的关系,因而可以通过检测电机电枢相绕组上的电动势电压过零点的方法来确定转子的位置,这样就无需使用位置传感器件。
发明内容
本发明目的在于提供无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,是一种基于反电动势法的检测电路。其通过检测相电压间接获得反电动势信息进而确定转子的位置,提高了***的可靠性。
为了解决现有技术中的这些问题,本发明提供的技术方案是:
无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,是基于反电动势法的换相检测电路。它包括依序布置的无刷直流电机等效电路、反电动势过零点检测电路、光电隔离电路以及微处理器单元,反电动势过零点检测电路的接口分别与无刷直流电机等效电路的三相输出线相连,所述反电动势过零点检测电路的三相反电动势输出线再分别与三组独立的光电隔离电路相连,三组光电隔离电路的输出端均接入微处理器单元。
更为详细的技术方案是:无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,它包括依序布置的无刷直流电机等效电路、反电动势过零点检测电路、光电隔离电路以及微处理器单元,反电动势过零点检测电路的接口分别与无刷直流电机等效电路的三相输出线相连,所述反电动势过零点检测电路的三相反电动势输出线再分别与三组独立的光电隔离电路相连,三组光电隔离电路的输出端均接入微处理器单元,所述三组独立的光电隔离电路分别为U相光电隔离电路、V相光电隔离电路以及W相光电隔离电路, 每一相的光电隔离电路的电路结构相同,每一相的光电隔离电路的输出端接入微处理器单元,所述的反电动势过零点检测电路包括U相检测电路、V相检测电路、W相检测电路共三相检测电路,U相检测电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R7、电容C1以及电压比较器FU,电阻R1的一端分别与电阻R4、电容C1、电阻R7的一端连接后再接入电压比较器FU的正向输入端,电阻R4和电容C1的另一端接地,电阻R7的另一端与电压比较器FU的反相输入端连接,电压比较器FU的输出端与U相光电隔离电路相连,V相检测电路包括电阻R2、电阻R5、电阻R8、电容C2以及电压比较器FV,电阻R2的一端分别与电阻R5、电容C2、电阻R8的一端连接后再接入电压比较器FV的正向输入端,电阻R5和电容C2的另一端接地,电阻R8的另一端与电压比较器FV的反相输入端连接,电压比较器FV的输出端与V相光电隔离电路相连,W相检测电路包括电阻R3、电阻R6、电阻R9、电容C3以及电压比较器FW,电阻R3的一端分别与电阻R6、电容C3、电阻R9的一端连接后再接入电压比较器FW的正向输入端,电阻R6和电容C3的另一端接地,电阻R9的另一端与电压比较器FW的反相输入端连接,电压比较器FW的输出端与W相光电隔离电路相连。U相、V相和W相三相的电压比较器FU、FV、FW的反相输入端相互耦合,利用对称Y接电阻负载构造“虚拟中性点”O。
对于上述技术方案,还有进一步的补充优化措施。
作为优化,所述的U相检测电路、V相检测电路、W相检测电路这三相检测电路中的分压比为R4/(R1+R4)= R5/(R2+R5)= R6/(R3+R6),电阻R7、R8、R9为大阻值电阻。
作为优化,每一相的光电隔离电路将从每相检测电路输出的每相的反电动势信号经过二极管嵌压后送入光电隔离元件进行隔离,然后再把光电隔离电路的输出反电动势信号送进微处理器单元进行相位滞后补偿处理。
作为优化,所述的微处理器单元中设有存储单元,所述存储单元中存有电机不同转速下的相位滞后补偿量,所述微处理器单元用于对经隔离后的反电动势信号进行相位滞后补偿。
相比于现有技术中的解决方案,本发明优点是:
本发明通过反电动势过零点检测电路检测三相的反电动势过零点并将检测结果通过光电隔离电路隔离后送入微处理器单元进行最终处理,光电隔离电路将电机电路、检测电路与微处理器单元隔开,这样防止了电机电路和检测电路中的电信号对微处理器输入信号的干扰,加强了微处理器单元工作的稳定性和***的可靠性,并且通过微处理器单元中预存的相位补偿信息对反电动势相位进行补偿,确定反电动势的过零点和换相处理,进而可确定转子的位置而无需采用位置传感器,避免了位置传感器在高温高压、高干扰、高震荡等特殊环境中对***的可靠性的影响,进一步保证了***的可靠性。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明实施例的电路原理图;
1、无刷直流电机等效电路;2、反电动势过零点检测电路;3、光电隔离电路;4、微处理器单元。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解,这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整,未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例:
一种无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,它包括依序布置的无刷直流电机等效电路、反电动势过零点检测电路、光电隔离电路以及微处理器单元,反电动势过零点检测电路的接口分别与无刷直流电机等效电路的三相输出线相连,所述反电动势过零点检测电路的三相反电动势输出线再分别与三组独立的光电隔离电路相连,三组光电隔离电路的输出端均接入微处理器单元,所述三组独立的光电隔离电路分别为U相光电隔离电路、V相光电隔离电路以及W相光电隔离电路, 每一相的光电隔离电路的电路结构相同,每一相的光电隔离电路的输出端接入微处理器单元。
所述的反电动势过零点检测电路包括U相检测电路、V相检测电路、W相检测电路共三相检测电路,U相检测电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R7、电容C1以及电压比较器FU,电阻R1的一端分别与电阻R4、电容C1、电阻R7的一端连接后再接入电压比较器FU的正向输入端,电阻R4和电容C1的另一端接地,电阻R7的另一端与电压比较器FU的反相输入端连接,电压比较器FU的输出端与U相光电隔离电路相连,V相检测电路包括电阻R2、电阻R5、电阻R8、电容C2以及电压比较器FV,电阻R2的一端分别与电阻R5、电容C2、电阻R8的一端连接后再接入电压比较器FV的正向输入端,电阻R5和电容C2的另一端接地,电阻R8的另一端与电压比较器FV的反相输入端连接,电压比较器FV的输出端与V相光电隔离电路相连,W相检测电路包括电阻R3、电阻R6、电阻R9、电容C3以及电压比较器FW,电阻R3的一端分别与电阻R6、电容C3、电阻R9的一端连接后再接入电压比较器FW的正向输入端,电阻R6和电容C3的另一端接地,电阻R9的另一端与电压比较器FW的反相输入端连接,电压比较器FW的输出端与W相光电隔离电路相连。所述的U相检测电路、V相检测电路、W相检测电路这三相检测电路中的分压比为R4/(R1+R4)= R5/(R2+R5)= R6/(R3+R6),电阻R7、R8、R9为大阻值电阻。三个电压比较器FU、FV、FW的反相输入端相互耦合利用Y接电阻负载构造“虚拟中性点”O,中性点电压uo=(uu’+uv’+uw’)/3。
每一相的光电隔离电路将从每相检测电路输出的每相的反电动势信号经过二极管D1、D2(D3、D4或D5、D6)嵌压后送入光电隔离元件进行隔离,然后再把光电隔离电路的输出反电动势信号送进微处理器单元进行滞后补偿处理。所述的微处理器单元中设有存储单元,所述存储单元中存有电机不同转速下的相位滞后补偿量,所述微处理器单元用于对经过隔离后的反电动势信号进行相位滞后补偿。
本发明通过反电动势过零点检测电路检测三相的反电动势过零点并将检测结果通过光电隔离电路隔离后送入微处理器单元进行最终处理,光电隔离电路将电机电路、检测电路与微处理器单元隔开,这样防止了电机电路和检测电路中的电信号对微处理器输入信号的干扰,加强了微处理器单元工作的稳定性和***的可靠性,并且通过微处理器单元中预存的相位补偿信息对反电动势相位进行补偿,确定反电动势的过零点和换相处理,进而可确定转子的位置而无需采用位置传感器,避免了位置传感器在高温高压、高干扰、高震荡等特殊环境中对***的可靠性的影响,进一步保证了***的可靠性。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,其特征在于,它包括依序布置的无刷直流电机等效电路、反电动势过零点检测电路、光电隔离电路以及微处理器单元,反电动势过零点检测电路的接口分别与无刷直流电机等效电路的三相输出线相连,所述反电动势过零点检测电路的三相反电动势输出线再分别与三组独立的光电隔离电路相连,三组光电隔离电路的输出端均接入微处理器单元。
2.根据权利要求1所述的无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,其特征在于,所述三组独立的光电隔离电路分别为U相光电隔离电路、V相光电隔离电路以及W相光电隔离电路, 每一相的光电隔离电路的电路结构相同,每一相的光电隔离电路的输出端接入微处理器单元。
3.根据权利要求1或2所述的无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,其特征在于,所述的反电动势过零点检测电路包括U相检测电路、V相检测电路、W相检测电路共三相检测电路,U相检测电路包括电阻R1、电阻R4、电阻R7、电容C1以及电压比较器FU,电阻R1的一端分别与电阻R4、电容C1、电阻R7的一端连接后再接入电压比较器FU的正向输入端,电阻R4和电容C1的另一端接地,电阻R7的另一端与电压比较器FU的反相输入端连接,电压比较器FU的输出端与U相光电隔离电路相连,V相检测电路包括电阻R2、电阻R5、电阻R8、电容C2以及电压比较器FV,电阻R2的一端分别与电阻R5、电容C2、电阻R8的一端连接后再接入电压比较器FV的正向输入端,电阻R5和电容C2的另一端接地,电阻R8的另一端与电压比较器FV的反相输入端连接,电压比较器FV的输出端与V相光电隔离电路相连,W相检测电路包括电阻R3、电阻R6、电阻R9、电容C3以及电压比较器FW,电阻R3的一端分别与电阻R6、电容C3、电阻R9的一端连接后再接入电压比较器FW的正向输入端,电阻R6和电容C3的另一端接地,电阻R9的另一端与电压比较器FW的反相输入端连接,电压比较器FW的输出端与W相光电隔离电路相连。
4.根据权利要求3所述的无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,其特征在于,U相、V相和W相三相的电压比较器FU、FV、FW的反相输入端相互耦合,利用对称Y接电阻负载构造“虚拟中性点”O。
5.根据权利要求4所述的无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,其特征在于,所述的U相检测电路、V相检测电路、W相检测电路这三相检测电路中的分压比为R4/(R1+R4)= R5/(R2+R5)= R6/(R3+R6),电阻R7、R8、R9为大阻值电阻。
6.根据权利要求3所述的无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,其特征在于,每一相的光电隔离电路将从每相检测电路输出的每相的反电动势信号经过二极管嵌压后送入光电隔离元件进行隔离,然后再把光电隔离电路的输出反电动势信号送进微处理器单元进行相位滞后补偿处理。
7.根据权利要求1所述的无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路,其特征在于,所述的微处理器单元中设有存储单元,所述存储单元中存有电机不同转速下的相位滞后补偿量,所述微处理器单元用于对经隔离后的反电动势过零点信号进行相位滞后补偿。
CN2012100918230A 2012-03-31 2012-03-31 无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路 Pending CN102629846A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100918230A CN102629846A (zh) 2012-03-31 2012-03-31 无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100918230A CN102629846A (zh) 2012-03-31 2012-03-31 无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102629846A true CN102629846A (zh) 2012-08-08

Family

ID=46588023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100918230A Pending CN102629846A (zh) 2012-03-31 2012-03-31 无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102629846A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103078573A (zh) * 2013-02-05 2013-05-01 安徽中家智锐科技有限公司 无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法
CN103337995A (zh) * 2013-07-27 2013-10-02 湖北立锐机电有限公司 基于数据融合技术的直流无刷电机反电势过零检测装置和方法
CN103580563A (zh) * 2013-10-30 2014-02-12 航天科工海鹰集团有限公司 无刷直流电机的控制方法
CN104767435A (zh) * 2015-04-27 2015-07-08 山东大学 基于中性点电压的无传感器无刷电机换相相位实时校正方法
CN106330017A (zh) * 2016-10-28 2017-01-11 上海电机学院 一种基于无位置控制的电动车电机控制器
CN106602943A (zh) * 2016-12-03 2017-04-26 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种无位置传感器电机速度检测电路及其检测方法
CN107222135A (zh) * 2017-05-12 2017-09-29 哈尔滨工程大学 一种直流无刷电机无位置传感器控制***换相控制方法
WO2018205452A1 (zh) * 2017-05-09 2018-11-15 深圳市物种起源科技有限公司 一种高转速风机控制电路
CN111585479A (zh) * 2020-05-11 2020-08-25 成都寰蓉光电科技有限公司 一种三相无传感器无刷直流电机控制***
CN112737430A (zh) * 2020-12-22 2021-04-30 北京航空航天大学宁波创新研究院 高速无刷直流电机的换相***及换相方法
CN113411016A (zh) * 2021-06-24 2021-09-17 宁波圣龙智能汽车***有限公司 一种无刷直流电机无位置传感器控制***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2478280Y (zh) * 2001-04-05 2002-02-20 张相军 无刷直流电机转子磁极位置检测器
CN1937394A (zh) * 2005-09-19 2007-03-28 乐金电子(天津)电器有限公司 无刷直流电机反电动势位置检测电路
US20070069681A1 (en) * 2005-09-27 2007-03-29 Denso Corporation Method of estimating magnetic pole position in synchronous motor
CN101355334A (zh) * 2007-07-27 2009-01-28 比亚迪股份有限公司 一种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法
CN201234234Y (zh) * 2008-06-18 2009-05-06 明源工业股份有限公司 双电源无刷马达吊扇调速控制装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2478280Y (zh) * 2001-04-05 2002-02-20 张相军 无刷直流电机转子磁极位置检测器
CN1937394A (zh) * 2005-09-19 2007-03-28 乐金电子(天津)电器有限公司 无刷直流电机反电动势位置检测电路
US20070069681A1 (en) * 2005-09-27 2007-03-29 Denso Corporation Method of estimating magnetic pole position in synchronous motor
CN101355334A (zh) * 2007-07-27 2009-01-28 比亚迪股份有限公司 一种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法
CN201234234Y (zh) * 2008-06-18 2009-05-06 明源工业股份有限公司 双电源无刷马达吊扇调速控制装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103078573A (zh) * 2013-02-05 2013-05-01 安徽中家智锐科技有限公司 无刷直流电机无霍尔传感器的启动方法
CN103337995A (zh) * 2013-07-27 2013-10-02 湖北立锐机电有限公司 基于数据融合技术的直流无刷电机反电势过零检测装置和方法
CN103580563B (zh) * 2013-10-30 2016-12-07 航天科工海鹰集团有限公司 无刷直流电机的控制方法
CN103580563A (zh) * 2013-10-30 2014-02-12 航天科工海鹰集团有限公司 无刷直流电机的控制方法
CN104767435B (zh) * 2015-04-27 2017-03-08 山东大学 基于中性点电压的无传感器无刷电机换相相位实时校正方法
CN104767435A (zh) * 2015-04-27 2015-07-08 山东大学 基于中性点电压的无传感器无刷电机换相相位实时校正方法
CN106330017A (zh) * 2016-10-28 2017-01-11 上海电机学院 一种基于无位置控制的电动车电机控制器
CN106602943A (zh) * 2016-12-03 2017-04-26 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种无位置传感器电机速度检测电路及其检测方法
WO2018205452A1 (zh) * 2017-05-09 2018-11-15 深圳市物种起源科技有限公司 一种高转速风机控制电路
CN107222135A (zh) * 2017-05-12 2017-09-29 哈尔滨工程大学 一种直流无刷电机无位置传感器控制***换相控制方法
CN107222135B (zh) * 2017-05-12 2019-08-06 哈尔滨工程大学 一种直流无刷电机无位置传感器控制***换相控制方法
CN111585479A (zh) * 2020-05-11 2020-08-25 成都寰蓉光电科技有限公司 一种三相无传感器无刷直流电机控制***
CN112737430A (zh) * 2020-12-22 2021-04-30 北京航空航天大学宁波创新研究院 高速无刷直流电机的换相***及换相方法
CN112737430B (zh) * 2020-12-22 2022-08-19 北京航空航天大学宁波创新研究院 高速无刷直流电机的换相***及换相方法
CN113411016A (zh) * 2021-06-24 2021-09-17 宁波圣龙智能汽车***有限公司 一种无刷直流电机无位置传感器控制***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102629846A (zh) 无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路
CN202495904U (zh) 无位置传感器的无刷直流电机电子换相检测电路
CN104767429B (zh) 无刷直流电机功率逆变器上电自检装置及自检方法
CN101499754B (zh) 无位置传感器双凸极电机***及其控制方法
CN101718843B (zh) 定子绕组相序及其与编码器对应关系确定方法和装置
CN102055392B (zh) 一种无刷直流电机无传感器线反电势位置检测方法
CN105974213B (zh) 一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法及装置
CN103795306A (zh) 基于永磁同步传动***的转子位置获取方法及装置
CN103560725A (zh) 一种独立于转速的无刷直流电机位置检测方法
Moosavi et al. Fault detection in 3-phase traction motor using artificial neural networks
CN102608438B (zh) 定子绕组相序与编码器对应关系确定方法
CN104320024B (zh) 一种开关磁阻电机位置检测***及检测方法
CN202713106U (zh) 具有转子位置传感器的外转子型永磁电机及伺服电机***
CN103472313B (zh) 考虑饱和情况时永磁同步电机交直轴电感测试方法
CN105738750A (zh) 用于识别用来操控多相致动器的控制设备的故障电流的方法和监控装置
CN102735381A (zh) 三相永磁同步电动机的堵转转矩检测装置及方法
CN106411187B (zh) 电动工具及其无刷电机的控制方法
CN204758708U (zh) 一种旋转变压器测试装置
CN202841036U (zh) 正余弦编码器线序辨识装置
CN206292337U (zh) 用于电机控制器旋转变压器信号线故障检测的电路
CN102355184B (zh) 三相直流无刷电机的反电动势过零点检测电路及检测方法
CN102621405B (zh) 定子绕组相序及编码器输出电平检测装置
CN105846735B (zh) 一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法及检测装置
CN205080270U (zh) 一种恒压电磁发射装置
CN105406789B (zh) 一种永磁同步电机电磁转矩的检测装置及检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120808