CN105846735A - 一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法及检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，首先设定无刷直流电机的A相电流给定值，将A相电流实际值与给定值作差，得到差值进行PID调节，控制三相桥式逆变器中相应MOS管的导通时间，使A相电流实际值跟随给定值，此时霍尔位置传感器输出低电平的信号线即为A相霍尔信号线；再以同样方法设定B相电流给定值，使B相电流实际值跟随给定值，此时剩余2条信号线输出低电平的信号线即为B相霍尔信号线；剩余的1条信号线即为C相霍尔信号线。此种检测方法可在不知晓无刷直流电机三相霍尔信号线输出顺序，无刷直流电机无法正常运转的情况下，简单地判断出霍尔传感器三相接线的相序。本发明还公开一种实现前述检测方法的检测装置。

Description

一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法及检测装置
技术领域
本发明属于无刷直流电机技术领域，特别涉及一种检测无刷直流电机霍尔传感器信号线相序的方法及装置。
背景技术
近年来，无刷直流电机以其独到的体积小、重量轻、效率高、力矩大、调速性能好等优点在数控机床、机器人、电动车、家电、办公自动化设备等领域获得了广泛的应用。当无刷直流电机原有控制器因故障损坏需要更换新的控制器时，需要对无刷直流电机霍尔信号线进行识别。然而，无刷直流电机早期生产厂家对电机霍尔信号线标识标准不统一，以及无刷直流电机长期运行过程中霍尔信号线的磨损老化等诸多因素，都会导致无刷直流电机霍尔信号线无法识别的问题。截至目前，该问题的解决方法尚未见诸报道。工程应用中则直接淘汰原有的无刷直流电机，重新购置与新控制器相配套的电机，造成了极大的浪费。因此，设计一种合理、简便的检测无刷直流电机霍尔传感器三相接线相序的方法具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法及检测装置，其可在不知晓无刷直流电机三相霍尔信号线输出顺序，无刷直流电机无法正常运转的情况下，简单地判断出霍尔传感器三相接线的相序。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，包括如下步骤：
(1)设定无刷直流电机的A相电流给定值，测量A相电流实际值，并将给定值与实际值作差，得到差值进行PID调节，控制三相桥式逆变器中相应MOS管的导通时间，使得A相电流实际值跟随给定值，无刷直流电机的转子在相应磁场力作用下定位到A相绕组位置；检测霍尔位置传感器3条信号线输出的电平数值，输出低电平信号的信号线即为A相霍尔信号线；
(2)再设定无刷直流电机的B相电流给定值，测量B相电流实际值，并将给定值与实际值作差，得到差值进行PID调节，控制三相桥式逆变器中相应MOS管的导通时间，使得B相电流实际值跟随给定值，无刷直流电机的转子在相应磁场力作用下定位到B相绕组位置；检测霍尔位置传感器剩余2条信号线输出的电平数值，输出低电平信号的信号线即为B相霍尔信号线；
(3)通过以上步骤确定了A相霍尔信号线和B相霍尔信号线后，剩余的1条霍尔信号线即为C相霍尔信号线。
上述步骤(1)中，利用电流传感器测量A相电流实际值。
上述步骤(1)中，利用减法器将给定值与实际值作差。
上述步骤(1)中，利用电平检测器检测霍尔位置传感器信号线输出的电平数值。
上述步骤(2)中，利用电流传感器测量B相电流实际值。
上述步骤(2)中，利用减法器将给定值与实际值作差。
上述步骤(2)中，利用电平检测器检测霍尔位置传感器信号线输出的电平数值。
一种实现前述无刷直流电机霍尔相序的检测方法的检测装置，用于检测无刷直流电机中霍尔位置传感器三相霍尔信号线的输出顺序；所述装置包括直流电源、三相桥式逆变器、霍尔位置传感器、2个电流传感器、控制器和电平检测器，其中，直流电源与三相桥式逆变器并联，三相桥式逆变器的输出端连接无刷直流电机的A、B、C三相绕组，霍尔位置传感器的输入端连接无刷直流电机的定子，而霍尔位置传感器的输出端连接电平检测器；2个电流传感器的输入端分别连接在无刷直流电机的A相绕组和B相绕组中，输出端则分别连接控制器；所述控制器的输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的栅极，从而控制相应的MOS管导通。
上述控制器包含有顺序连接的减法器和PID调节器，减法器的输入端分别连接2个电流传感器的输出端，而PID调节器的输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的栅极。
采用上述方案后，本发明步骤简单，整个过程无需改变任何接线。通过引入电流闭环控制，采用设定给定值的方法，既可防止无刷直流电机在接有负载时实际电流值不足、转子力矩不够无法定位的情况，又可防止实际电流值过大定子绝缘层被烧坏，大大提高了装置的可靠性。
附图说明
图1是本发明的实现装置结构图；
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，用于检测无刷直流电机中霍尔位置传感器三相霍尔信号线的输出顺序，其采用的装置如图1所示，包括直流电源、三相桥式逆变器、霍尔位置传感器、2个电流传感器、控制器和电平检测器，其中，直流电源与三相桥式逆变器并联，三相桥式逆变器的输出端连接无刷直流电机的A、B、C三相绕组，霍尔位置传感器的输入端连接无刷直流电机的定子，而霍尔位置传感器的输出端连接电平检测器；2个电流传感器的输入端分别连接在无刷直流电机的A相绕组和B相绕组中，输出端则分别连接控制器，构成电流闭环***；所述控制器包含有减法器和PID调节器，减法器用于作差，而PID调节器的输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的栅极，从而控制相应的MOS管导通。
基于以上装置，配合图2所示，本发明一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法包括如下步骤：
(1)设定无刷直流电机的A相电流给定值利用连接在A相绕组中的电流传感器测得A相电流实际值iA，并将其反馈到控制器，控制器将给定值与实际值iA作差，得到差值ΔiA进行PID调节，控制送入三相桥式逆变器各MOS管栅极的PWM占空比，进而控制MOS1、MOS6、MOS2的导通时间，使得A相电流实际值iA跟随A相电流给定值无刷直流电机的转子在相应磁场力作用下定位到A相绕组位置。此时，再通过电平检测器检测霍尔位置传感器3条信号线输出的电平数值，输出低电平信号的信号线即为A相霍尔信号线；
(2)再设定无刷直流电机的B相电流给定值利用连接在B相绕组中的电流传感器测得B相电流实际值iA，并将其反馈到控制器，控制器将给定值与实际值iB作差，得到差值ΔiB进行PID调节，控制送入三相桥式逆变器各MOS管栅极的PWM占空比，进而控制MOS3、MOS4、MOS2的导通时间，使得B相电流实际值iB跟随B相电流给定值无刷直流电机的转子在相应磁场力作用下定位到B相绕组位置。此时，再通过电平检测器检测霍尔位置传感器剩余2条信号线输出的电平数值，输出低电平信号的信号线即为B相霍尔信号线；
(3)通过以上步骤确定了A相霍尔信号线和B相霍尔信号线后，剩余的1条霍尔信号线即为C相霍尔信号线。
需要说明的是，由于在本实施例中首先判断A相霍尔信号线和B相霍尔信号线，因此2个电流传感器需要分别连接在A相绕组和B相绕组中，在实际操作中可以首先判断任意两条霍尔信号线，只需将2个电流传感器连接在需首先判断的两条霍尔信号线对应的绕组中即可，不以本实施例为限。
综合上述，本发明一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，步骤简单，整个过程无需改变任何接线，能够有效防止乱接线导致的无刷直流电机堵转烧坏。并且引入电流闭环控制，采用电流给定值，既可防止无刷直流电机在接有负载时实际电流值不足、转子力矩不够无法定位的情况，又可防止实际电流值过大定子绝缘层被烧坏，大大提高了装置的可靠性。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)设定无刷直流电机的A相电流给定值，测量A相电流实际值，并将给定值与实际值作差，得到差值进行PID调节，控制三相桥式逆变器中相应MOS管的导通时间，使得A相电流实际值跟随给定值，无刷直流电机的转子在相应磁场力作用下定位到A相绕组位置；检测霍尔位置传感器3条信号线输出的电平数值，输出低电平信号的信号线即为A相霍尔信号线；
(2)再设定无刷直流电机的B相电流给定值，测量B相电流实际值，并将给定值与实际值作差，得到差值进行PID调节，控制三相桥式逆变器中相应MOS管的导通时间，使得B相电流实际值跟随给定值，无刷直流电机的转子在相应磁场力作用下定位到B相绕组位置；检测霍尔位置传感器剩余2条信号线输出的电平数值，输出低电平信号的信号线即为B相霍尔信号线；
(3)通过以上步骤确定了A相霍尔信号线和B相霍尔信号线后，剩余的1条霍尔信号线即为C相霍尔信号线。
2.如权利要求1所述的一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中，利用电流传感器测量A相电流实际值。
3.如权利要求1所述的一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中，利用减法器将给定值与实际值作差。
4.如权利要求1所述的一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中，利用电平检测器检测霍尔位置传感器信号线输出的电平数值。
5.如权利要求1所述的一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中，利用电流传感器测量B相电流实际值。
6.如权利要求1所述的一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中，利用减法器将给定值与实际值作差。
7.如权利要求1所述的一种无刷直流电机霍尔相序的检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中，利用电平检测器检测霍尔位置传感器信号线输出的电平数值。
8.一种实现如权利要求1所述无刷直流电机霍尔相序的检测方法的检测装置，用于检测无刷直流电机中霍尔位置传感器三相霍尔信号线的输出顺序；其特征在于：所述装置包括直流电源、三相桥式逆变器、霍尔位置传感器、2个电流传感器、控制器和电平检测器，其中，直流电源与三相桥式逆变器并联，三相桥式逆变器的输出端连接无刷直流电机的A、B、C三相绕组，霍尔位置传感器的输入端连接无刷直流电机的定子，而霍尔位置传感器的输出端连接电平检测器；2个电流传感器的输入端分别连接在无刷直流电机的A相绕组和B相绕组中，输出端则分别连接控制器；所述控制器的输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的栅极，从而控制相应的MOS管导通。
9.如权利要求8所述的一种无刷直流电机霍尔相序的检测装置，其特征在于：所述控制器包含有顺序连接的减法器和PID调节器，减法器的输入端分别连接2个电流传感器的输出端，而PID调节器的输出端分别连接三相桥式逆变器的6个MOS管的栅极。
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