一種無位置傳感器無刷直流電機的反電動勢過零檢測法制造技術

本發明專利技術公開了一種無位置傳感器無刷直流電機的反電動勢過零檢測法，步驟為：硬件上，去除九電阻過零檢測電路的三個濾波電容；軟件上，在過零檢測的過程中，每個PWM的上升沿和下降沿附近不檢測比較器的翻轉信號，即過零信號，避免了PWM調制的邊沿位置對過零信號判斷準確性造成的干擾；設置最大換相時間定時器，若未檢測到準確的過零信號時，就定時強制換相，保證了電機的平穩運行。本發明專利技術所提供的方法，一方面解決了硬件過零檢測電路濾波電容帶來的相移問題；另一方面，避免了PWM的邊沿信號影響過零信號檢測的準確性。從而提高了轉子位置檢測的準確性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電機控制領域，具體涉及一種無位置傳感器無刷直流電機的反電動勢過零檢測法。
技術介紹
無刷直流電機利用電子換相器取代了機械電刷和機械換相器，既保留了直流電機良好的線性機械特性，又避免了有刷直流電機機械換相造成的噪聲、火花、結構復雜、可靠性差以及壽命短等一系列缺點。與其它種類的電機相比它具有鮮明的特征：調速范圍寬、啟動轉矩大、機械特性好、節能、低噪聲、體積小、壽命長等優點。無刷直流電機分為位置傳感器控制和無位置傳感器控制，但是位置傳感器都有相應的缺點，體現在元件成本高、體積較大、增加線路復雜度等不同方面，不僅限制了電機在某些場合的應用，而且增加了故障率。因此，無位置傳感器無刷直流電機的轉子位置檢測算法成為了研究的熱點。對于無位置傳感器無刷直流電機的控制，必須通過一定的方法檢測轉子位置信號才能實現準確的換相。目前常用的無位置傳感器的轉子位置檢測算法包括反電動勢過零檢測法和定子三次諧波檢測法。定子三次諧波法需要低通濾波器濾除大于三次諧波的高頻信號，這樣當電機轉速較高時，低通濾波器有可能濾除高頻的PWM信號，導致電機無法正常工作，這種方法無法很好的適用于高速運行階段的位置檢測。而反電動勢過零檢測法不僅控制簡單、方法成熟，而且可以很好的適應高速運行階段的位置檢測，但是由于傳統的反電動勢過零檢測電路存在濾波電容帶來的相移問題，同時傳統的過零檢測算法沒有考慮到過零點檢測的最佳時機，從而導致不能準確檢測到轉子的位置。
技術實現思路
針對傳統的反電動勢過零檢測法存在以上的技術缺陷，本專利技術實現了一種反電勢過零檢測法，該方法不僅能夠準確的檢測轉子的位置信號，同時能夠適應高速、帶載能力強的電機平穩運轉。本專利技術的技術方案時這樣實現的：一種無位置傳感器電機的反電動勢過零檢測法，其特征在在于：通過改變現有的反電動勢過零檢測電路提高過零信號檢測的準確性；通過選擇最合適PWM時期采樣過零信號避免PWM調制的邊沿位置對過零信號準確性的判斷存在的干擾；通過設置最大換相時間保證未檢測到過零信號時進行強制換相。所述的過零檢測電路是采用無濾波電容的九電阻過零檢測電路，通過軟件處理相應的濾波操作，避免相移的產生和軟件相位補償的不準確性。所述的最合適PWM時期采樣過零信號時期為避開PWM的上升沿和下降沿附近時期對過零信號進行檢測，避免電機運行過程中PWM調制的邊沿信號對過零信號的干擾，保證了過零信號檢測的準確性。所述的設置最大換相定時器中斷時間約為穩定運行時四次換相時間間隔之和。不僅保證正常換相可以有序進行，同時保證電機偶爾受到干擾的情況下也可以換相，提高了抗干擾能力和帶載能力。根據上述方案，首先，對硬件電路的過零檢測電路做出優化，去除三個濾波電容，然后在軟件中加入相應的濾波處理；其次，在軟件上，設置一個定時器并且允許中斷，設置最大換相時間來保證未檢測到過零的情況進行強制換相，一般設置最大換相時間的值為近四次穩定運行的換相時間間隔之和；最后，在實現過零檢測算法過程中，通過設置合理的PWM計數區間作為判別條件，并以此為依據判斷是否進行過零點檢測。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細的說明。附圖說明圖1為本專利技術的反電動勢過零檢測法的控制流程圖；圖2為本專利技術的反電動勢過零檢測電路原理圖；圖3為本專利技術的換相定時器流程圖；圖4為本專利技術的PWM計數周期中過零檢測最佳時機選擇示意圖；圖5為本專利技術反電動勢過零檢測法測試結果。具體實施方式下面結合附圖，對本專利技術進行詳細說明：（1）過零檢測電路的設計圖2為本專利技術設計的反電動勢過零檢測電路，傳統的過零檢測電路都會在電阻R2兩端并聯濾波電容，組成一階低通濾波電路，這樣不僅會產生相移，同時會導致軟件相位補償的不準確性。本專利技術去除九電阻過零檢測電路的濾波電容，通過軟件處理相應的濾波操作，不僅避免了避免相移的產生和軟件相位補償的不準確性，而且節省了控制器的成本。（2）過零檢測算法的設計圖1為本專利技術的反電動勢過零檢測法的控制流程圖。首先，設置連續檢測過零信號的次數，一般取值為6次～10次；其次，判斷檢測的時間是否超出了最大換相時間T，T一般取值為近四次的換相時間間隔之和，若超出最大換相時間T則進入定時器中斷執行相應的操作，否則，在判斷比較器輸出信號之前，先對PWM的邊沿進行濾波，因為PWM的邊沿對比較器輸出的過零信號存在干擾。本專利技術針對PWM邊沿的濾波操作詳細步驟是：如圖4所示，避開PWM的上升沿和下降沿附近一定區間對過零信號進行檢測，避免PWM調制的邊沿信號對過零信號準確性的判斷造成干擾。具體的在啟動階段，由于PWM占空比較小，即高電平的時間很短，低電平比例很大，采用的過零點檢測方式是高電平不檢測，僅在低電平且避開t2～t3（本實施例約占整個周期的2.5%）和t4～t5（本實施例約占整個周期的2.5%）的邊沿區間，即在t3～t4區間進行檢測；在穩定運行階段，PWM的占空比在不斷變大，直至加滿。意味著高電平的比例在不斷變大，此時過零點檢測選擇在避開t1～t3（本實施例約占整個周期的5%）、t4～t6（本實施例約占整個周期的5%）的PWM區間進行檢測。本領域技術人員可以根據本專利技術教導，合理設置需要避開的PWM上升沿和下降沿附近區間。最后，若連續檢測設定次數比較器的輸出電平都與設定的電平相一致，則設置成功檢測到過零檢測標志位，進入定時器中斷中執行相應的換相操作。圖3為本專利技術的換相定時器流程圖。檢測上述過零檢測算法中的成功檢測過零信號標志是否置位，若該標志置位，則計算換相時間，進行正常的定時換相；否則，更新最大定時時間T為近四次換相時間之和，并以此時間進行強制換相，從而保證了電機的平穩運行。（3）反電動勢過零檢測法測試結果圖5為本專利技術反電動勢過零檢測法測試結果，測試波形中顯示的分別是A、B、C三相的相電壓，從圖中可以看出相電壓波形為非常標準的梯形波，無任何干擾，且高速性能非常穩定。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無位置傳感器電機的反電動勢過零檢測法，其特征在在于：采用無濾波電容的九電阻過零檢測電路進行過零檢測；選擇合適的PWM時期采樣過零信號，即避開PWM的上升沿和下降沿附近對過零信號進行檢測，避免PWM調制的邊沿信號對過零信號準確性的判斷造成干擾；設置最大換相時間保證未檢測到過零信號時進行強制換相。

【技術特征摘要】
1.一種無位置傳感器電機的反電動勢過零檢測法，其特征在在于：采用無濾波電容的九電阻過零檢測電路進行過零檢測；選擇合適的PWM時期采樣過零信號，即避開PWM的上升沿和下降沿附近對過零信號進行檢測，避免PWM調...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭輝波，鹿純禎，
申請(專利權)人：蘇州聯芯威電子有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32