無刷直流電機恒相移換相信號檢測器的制造方法
【專利摘要】無刷直流電機恒相移換相信號檢測器，包括三個分壓濾波電路(1)、三個相移補償電路(2)、模擬中心點電壓電路(3)和三個電壓比較器(4)；本實用新型采用了不隨電機轉速變化的恒300相移濾波電路，無需軟件補償，在整個高轉速比的范圍內都能保持輸出準確換相信號，該換相信號與霍爾傳感器輸出的換相信號完全一致，無需高速控制IC，可以直接使用與霍爾傳感器相配套的低廉控制IC，電路結構簡單，成本低廉，可替代霍爾傳感器廣泛應用在家電、計算機外設和電動車用等無刷直流電機上。
【專利說明】無刷直流電機恒相移換相信號檢測器
【技術領域】
[0001]一種無刷直流電機恒相移換相信號檢測器，屬于無刷直流電機控制領域，特別是一種針對無刷直流電機無機械位置傳感器的轉子位置檢測器。
【背景技術】
[0002]目前無刷直流電機轉子位置的檢測方法主要分為有機械位置傳感器和無機械位置傳感器兩種。有機械位置傳感器是通過在無刷直流電機定子上安裝三個霍爾傳感器來檢測轉子在運轉過程中的位置，將轉子磁鋼磁極的位置信號轉換成電信號，為控制IC提供正確的換相信號，以控制逆變器的功率器件的導通與關斷，使電機電樞繞組中的電流隨著轉子位置的變化而換相，在空間形成步進式的旋轉磁場，驅動轉子連續(xù)不斷地旋轉。該方法的不足是:因采用三個單價較高的外置式霍爾傳感器，增大了電機體積，而且不能適應高溫、高濕、污濁空氣等惡劣環(huán)境，特別是一旦霍爾元件損壞，需更換整個定子，維修成本較高。另一種無機械位置傳感器最簡單、最成熟的方法是反電勢過零點檢測法。具體檢測方法是:通過電阻分壓電路檢測電機端電壓信號，然后采用低通濾波器，濾除端電壓中PWM斬波信號，并移相30°，最后經(jīng)過與采用三相對稱星形電阻網(wǎng)絡構成電機模擬中性點的電壓相比較，獲得換相信號。該方法的不足是:端電壓通過低通濾波器后的相移角度并非恒定在30°，而是隨著電機轉速的變化而變化，使得換相信號的相位也在不斷變化，導致?lián)Q相不準確，嚴重時換相會失敗，該方法僅能應用于低轉速比或固定轉速的無刷直流電機上，當需要應用在高轉速比的無刷直流電機上時，控制芯片必須要采用軟件程序對相移角度進行補償校正，以實現(xiàn)30°的恒定相移，這種方法雖可避免換相不準的問題，但檢測算法很復雜，占用控制芯片的時間過長，需采用高速控制芯片，不能直接使用與霍爾傳感器相配套的低廉控制1C，導致生產(chǎn)制造成本的增加。

【發(fā)明內容】

[0003]針對以上現(xiàn)有技術存在的缺點，本實用新型提出一種電路簡單，成本低廉，恒30°相移濾波，無需軟件補償，在整個高轉速比的范圍內都能保持輸出準確換相信號，該換相信號與霍爾傳感器輸出的換相信號完全一致，無需高速控制1C，可以直接使用與霍爾傳感器相配套的低廉控制IC的無機械位置傳感器換相信號檢測器。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的方案是:包括三個分壓濾波電路(I)、三個相移補償電路⑵、模擬中心點電壓電路(3)和三個電壓比較器⑷；其特征在于:三個分壓濾波電路(I)分別與電機的三相繞組端a、b、c連接，三個相移補償電路(2)分別與三個分壓濾波電路(I)連接，模擬中心點電壓電路(3)與三個相移補償電路(2)連接，三個電壓比較器⑷分別與三個相移補償電路⑵和模擬中心點電壓電路⑶連接。
[0005]所述的三個分壓濾波電路(I)分別由兩個電阻Rl、R2和電容Cl構成，其電阻Rl的左端作為輸入端分別與無刷直流電機的三相繞組端a、b、c連接，電阻R2的下端、電容Cl的下端匯接接地，電阻Rl的右端、電阻R2的上端、電容Cl的上端匯接。[0006]所述的三個相移補償電路(2)分別由兩個電阻R3、R4和三極管T構成，電阻R3的上端分別與三個分壓濾波電路(I)中的R2上端連接，電阻R3的下端與三極管T的集電極連接，電阻R4的右端與三極管T的基極連接，電阻R4的左端與反映電機速度的PWM信號連接，三極管T的發(fā)射極與地連接。
[0007]所述的模擬中心點電壓電路(3)由三個電阻R5、R6、R7構成，電阻R5、電阻R6、電阻R7的上端分別與三個相移補償電路(2)電阻R3的上端連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7的下端匯接。
[0008]所述的三個電壓比較器(4)的正輸入端分別與模擬中心點電壓電路(3)中的電阻R5、電阻R6、電阻R7的上端連接，三個電壓比較器(4)的負輸入端與電阻R5的下端連接。
[0009]本實用新型與【背景技術】相比，由于采用了隨電機轉速變化的相移補償電路，使得不論電機運行在何種速度，送到比較器正端的電壓與對應的電機繞組端電壓相比是一個恒定30°相移的信號，比較器輸出的信號與采用霍爾傳感器輸出的信號完全一致，在無刷直流電機高轉速比的范圍內，無需利用軟件進行相移補償，無需高速控制1C，可以直接使用與霍爾傳感器相配套的低廉1C，電路結構簡單，成本低廉，可替代霍爾傳感器廣泛應用在家電、計算機外設和電動車用等無刷直流電機上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的電路原理圖。
[0011]圖2為本實用新型圖1中a、b、c、a'、b'、c'端電壓信號以及換相信號H1、H2、H3的波形圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0013]如圖1所示，本實用新型包括三個分壓濾波電路、三個相移補償電路、模擬中心點電壓電路和三個電壓比較器；其中每個分壓濾波電路分別由兩個電阻Rl、R2和電容Cl構成，其電阻Rl的左端作為輸入端分別與無刷直流電機的三相繞組端a、b、c連接，電阻R2的下端、電容Cl的下端匯接接地，電阻Rl的右端、電阻R2的上端、電容Cl的上端匯接；每個相移補償電路分別由兩個電阻R3、R4和三極管T構成，電阻R3的上端分別與每個分壓濾波電路中的R2上端連接，電阻R3的下端與三極管T的集電極連接，電阻R4的右端與三極管T的基極連接，電阻R4的左端與反映電機速度的PWM信號連接，三極管T的發(fā)射極與地連接；模擬中心點電壓電路由三個電阻R5、R6、R7構成，電阻R5、電阻R6、電阻R7的上端分別與每個相移補償電路電阻R3的上端連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7的下端匯接；每個電壓比較器的正輸入端分別與模擬中心點電壓電路中的電阻R5、電阻R6、電阻R7的上端連接，每個電壓比較器的負輸入端與電阻R5的下端連接。
[0014]如圖2所示，本實用新型的工作過程是:
[0015]含有大量PWM調制波的電機三相端電壓Va、Vb、Vc經(jīng)三個分壓濾波電路和相移補償電路后得到幅度減小的平滑端電壓Va0、Vb0、Vc0，濾波前后每一相端電壓的相移角度Φ為:
【權利要求】
1.無刷直流電機恒相移換相信號檢測器，包括三個分壓濾波電路(I)、三個相移補償電路(2)、模擬中心點電壓電路(3)和三個電壓比較器⑷；其特征在于:三個分壓濾波電路(I)分別與電機的三相繞組端a、b、c連接，三個相移補償電路(2)分別與三個分壓濾波電路⑴連接，模擬中心點電壓電路⑶與三個相移補償電路⑵連接，三個電壓比較器(4)分別與三個相移補償電路(2)和模擬中心點電壓電路(3)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的無刷直流電機恒相移換相信號檢測器，其特征在于，每個分壓濾波電路分別由兩個電阻Rl、R2和電容Cl構成，其電阻Rl的左端作為輸入端分別與無刷直流電機的三相繞組端a、b、c連接，電阻R2的下端、電容Cl的下端匯接接地，電阻Rl的右端、電阻R2的上端、電容Cl的上端匯接。
3.根據(jù)權利要求1所述的無刷直流電機恒相移換相信號檢測器，其特征在于，每個相移補償電路分別由兩個電阻R3、R4和三極管T構成，電阻R3的上端分別與每個分壓濾波電路中的電阻R2上端連接，電阻R3的下端與三極管T的集電極連接，電阻R4的右端與三極管T的基極連接，電阻R4的左端與反映電機速度的PWM信號連接，三極管T的發(fā)射極與地連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的無刷直流電機恒相移換相信號檢測器，其特征在于，模擬中心點電壓電路由三個電阻R5、R6、R7構成，電阻R5、電阻R6、電阻R7的上端分別與每個相移補償電路電阻R3的上端連接，電阻R5、電阻R6、電阻R7的下端匯接。
5.根據(jù)權利要求1所述的無刷直流電機恒相移換相信號檢測器，其特征在于，每個電壓比較器的正輸入端分別與模擬中心點電壓電路中的電阻R5、電阻R6、電阻R7的上端連接，每個電壓比較器的負輸入端與電阻R5的下端連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的無刷直流電機恒相移換相信號檢測器，其特征在于，送到每個相移補償電路中電阻R4左端的PWM信號占空比D與電機轉速的關系滿足
【文檔編號】H02P6/16GK203554345SQ201320592317
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權日:2013年9月11日
【發(fā)明者】薛曉明 申請人:常州信息職業(yè)技術學院