無刷電機驅動器三三導通位置信號及換相邏輯生產方法技術

本發明專利技術公開了一種無刷電機驅動器三三導通位置信號及換相邏輯生產方法，所述方法直接利用無刷直流電機自帶的霍爾位置傳感器，通過將霍爾位置信號在CPLD和DSP控制器中進行處理得到六倍頻的方波信號，將得到的六倍頻方波信號和電機霍爾位置信號通過簡單的邏輯運算就能提供無刷直流電機三三導通所需的位置信號和換相邏輯。本發明專利技術方法應用在無刷直流電機控制系統中，具有成本低、位置檢測精度高、控制算法簡單、數字計算量小等優點，并省去了昂貴的位置檢測裝置，簡化了復雜的位置信號控制算法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無刷電機控制領域，尤其是一種無刷直流電機驅動器三三導通位置檢測及換相信號合成方法。
技術介紹
永磁無刷直流電機因具有控制簡單、調速性能好、效率高等優點而得到了廣泛的應用。目前，無刷直流電機的位置檢測技術主要包括有位置傳感器的檢測和無位置傳感器的檢測，傳統的有位置傳感器檢測依靠線性霍爾傳感器，通常用于方波驅動的換相控制，其可以為無刷電機二二導通控制直接提供換相信號，由于三三導通換相時刻與霍爾位置信號上升下降沿不是一一對應，因此不能直接提供三三導通所需的換相信號，為實現三三導通控制，通常需要使用昂貴的位置檢測裝置，如光電編碼器等，這樣就增加了系統成本。無位置傳感器檢測不使用位置傳感器，這樣雖然可以避免工作環境對位置檢測精度的影響，但轉子位置的檢測主要依賴控制算法，其數字計算量較大，編程較復雜。基于低成本位置傳感器，通過優化控制算法達到高精度的位置檢測可以有效解決以上問題。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種低成本、高精度位置檢測、控制算法簡單、數字運算量小的無刷電機驅動器三三導通位置信號及換相邏輯生產方法。為實現上述目的，采用了以下技術方案：本專利技術所述方法主要包括無刷直流電機、霍爾位置傳感器、CPLD控制器以及DSP控制器，具體的方法步驟如下：步驟1，利用無刷直流電機內部自帶的霍爾位置傳感器可以得到A、B、C三相相位互差120度的電機轉子位置信號；步驟2，將其中的任意一相轉子位置信號輸入CPLD控制器，在CPLD中進行邏輯運算，得到三倍頻的方波信號；步驟3，將三倍頻的方波信號送入DSP控制器，在DSP控制器中進行二倍頻運算，得到位置信號的六倍頻方波信號；步驟4，將位置信號的六倍頻方波信號作為附加信號與電機轉子三相位置信號的原信號進行邏輯運算，合成無刷直流電機驅動器三三導通所需的位置信號及換相邏輯信號。進一步的，步驟3中，在DSP控制器中捕獲三倍頻方波信號的上升沿和下降沿，將兩次捕獲的時間間隔做為時基t，下一次上升沿或下降沿到來時，輸出高電平持續時間為t/2的方波信號，由此得到頻率是電機轉子位置信號頻率六倍的方波信號。進一步的，步驟4中，將六倍頻方波信號送回CPLD控制器，在CPLD中六倍頻方波信號與電機轉子位置信號通過邏輯運算得到12組各異的電平組合，通過電平組合觸發對應的開關管導通，由此得到無刷電機驅動器三三導通所需的位置信號及換相邏輯。與現有技術相比，本專利技術方法具有如下優點：1、使用無刷直流電機本體自帶的霍爾位置傳感器實現轉子位置檢測，可以減少系統開發成本。2、通過DSP控制器和CPLD控制器配合使用，數字運算量小，編程簡單。3、實時檢測，所得轉子位置精度高。附圖說明圖1是本專利技術方法的驅動邏輯合成圖。圖2是本專利技術方法在CPLD中三倍頻合成邏輯圖。圖3是無刷直流電機三相反電動勢及三三導通方式下導通規律圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步說明：本專利技術所述方法在不增加成本的情況下，使用無刷直流電機本體自帶的霍爾位置傳感器得到電機轉子的位置信號，將該位置信號六倍頻，作為附加的方波信號，原位置信號與附加的方波信號進行邏輯運算，直接合成無刷直流電機驅動器三三導通所需的換相信號。如圖1所示，圖中HA、HB、HC分別為無刷直流電機三相霍爾位置信號，HE是霍爾信號三倍頻信號，HD是六倍頻信號，eA、eB、eC分別為三相反電動勢信號，VT1～VT6為開關管驅動信號。無刷直流電機轉子霍爾位置傳感器輸出的六個離散的轉子位置信號通過或邏輯可直接合成適用于無刷電機二二導通的換相信號，而在采用三三導通調制策略時，以30°到90°為例，在此期間霍爾位置信號未發生變化，而開關管在60°時由VT1、VT6、VT5導通換相到VT1、VT6、VT2導通，在120°、180°、240°、300°和360°的時候面臨同樣的問題，這樣就不能通過霍爾位置傳感器的輸出信號進行簡單的或邏輯合成換相所需的驅動信號。在本專利技術所提及的無刷電機三三導通換相信號合成方法中，將無刷電機一相霍爾位置信號輸入到CPLD，在CPLD中通過邏輯運算輸出三倍頻方波信號輸入DSP，在DSP中捕獲三倍頻方波信號的上升下降沿，以上一扇區上升沿與下降沿之間的時間差為基準時間t，在下一次捕獲上升沿或下降沿時輸出時間為t/2的方波信號，由此得到六倍頻于霍爾位置信號的方波信號，將該方波信號與霍爾位置信號進行或邏輯，可得到12個相異的電平組合，這12個電平組合對應電機工作在6個工作狀態，當電平組合為0001和1101時工作在狀態1，此時觸發VT1、VT5、VT6導通，當電平組合為0101和1100時工作在狀態2，此時觸發VT1、VT6、VT2導通，以此類推，可得到無刷電機三三導通所需的完整的驅動信號。圖2為本專利技術方法在CPLD中三倍頻邏輯合成圖。圖中HA、HB、HC分別代表無刷電機A、B、C三相霍爾位置信號，三倍頻信號HE是基于霍爾位置傳感器先兩兩相與，再將相與后信號相或得到，反應實際的轉子位置，這樣先通過三倍頻再經過二倍頻實現六倍頻的方法是在轉子位置實時檢測的基礎上進行，每次捕獲會更新時基，這樣得到的精度較高。圖3為無刷直流電機三相反電勢波形及其三三導通方式下開關管導通邏輯。三三導通方式是指在任意瞬間使三個開關管同時導通，各開關管導通順序為VT1、VT2、VT3→VT2、VT3、VT4→VT3、VT4、VT5→VT4、VT5、VT6→VT5、VT6、VT1→VT6、VT1、VT2，然后依次循環導通，每個周期有六種導通狀態，每隔60度改變一次導通狀態，每改變一次工作狀態換相一次，每個開關管導通180度。當VT6、VT1、VT2導通時，電流從電源的正極流出，經開關管VT1流入A相繞組，再從B相和C相繞組流出，經開關管VT6、VT2回到電源的負極。流過B相和C相繞組的電流分別是流過A相繞組電流的一半，其合成轉矩方向與A相方向一致，大小為1.5Ta。再經過60度電角度后，換相到VT1、VT2、VT3通電，這時電流分別從開關管VT1和VT3流入，經A相和B相繞組，再流入C相繞組，經VT2流出，合成轉矩方向與-C相同，轉過了60度電角度，合成轉矩大小仍然是1.5Ta。再經過60度電角度后，換相到VT2、VT3、VT4通電，依次類推。以上所述的實施例僅僅是對本專利技術的優選實施方式進行描述，并非對本專利技術的范圍進行限定，在不脫離本專利技術設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本專利技術的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本專利技術權利要求書確定的保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無刷電機驅動器三三導通位置信號及換相邏輯生產方法，主要包括無刷直流電機、霍爾位置傳感器、CPLD控制器以及DSP控制器，其特征在于，所述方法的具體步驟如下：步驟1，利用無刷直流電機內部自帶的霍爾位置傳感器可以得到A、B、C三相相位互差120度的電機轉子位置信號；步驟2，將其中的任意一相轉子位置信號輸入CPLD控制器，在CPLD中進行邏輯運算，得到三倍頻的方波信號；步驟3，將三倍頻的方波信號送入DSP控制器，在DSP控制器中進行二倍頻運算，得到位置信號的六倍頻方波信號；步驟4，將位置信號的六倍頻方波信號作為附加信號與電機轉子三相位置信號的原信號進行邏輯運算，合成無刷直流電機驅動器三三導通所需的位置信號及換相邏輯信號。

【技術特征摘要】
1.一種無刷電機驅動器三三導通位置信號及換相邏輯生產方法，主要包括無刷直流電機、霍爾位置傳感器、CPLD控制器以及DSP控制器，其特征在于，所述方法的具體步驟如下：步驟1，利用無刷直流電機內部自帶的霍爾位置傳感器可以得到A、B、C三相相位互差120度的電機轉子位置信號；步驟2，將其中的任意一相轉子位置信號輸入CPLD控制器，在CPLD中進行邏輯運算，得到三倍頻的方波信號；步驟3，將三倍頻的方波信號送入DSP控制器，在DSP控制器中進行二倍頻運算，得到位置信號的六倍頻方波信號；步驟4，將位置信號的六倍頻方波信號作為附加信號與電機轉子三相位置信號的原信號進行邏輯運算，合成無刷直流電機驅動器三三導通所需的位置信號及...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閆朝陽，張廣，趙丁選，孟凡興，劉忠，
申請(專利權)人：燕山大學，秦皇島市公路管理處，
類型：發明
國別省市：河北;13