無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路的制作方法
【專利摘要】無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路，涉及電機控制領域。本實用新型是為了解決現有的反電動勢三次諧波過零點檢測電路中，存在的信號檢測準確性低，信號衰減嚴重，電路復雜，檢測到的信號導致電機換向誤差大的問題。無刷直流電機的三相進線端分別連電阻R3的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R3的另一端連電阻R5的另一端，電阻R4另一端連接低通濾波器，低通濾波器輸出端連電壓鉗位電路輸入端，電壓鉗位電路輸出端連過零比較器輸入端，零點電位微調電路連過零比較器輸入端，零點電位微調電路輸出端連光電隔離電路的輸入端，光電隔離電路的輸出端連數字信號處理器DSP輸入端。它可用于電機中。
【專利說明】無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路。屬于電機控制領域。
【背景技術】
[0002]基于反電動勢三次諧波過零點檢測的無刷電機無位置傳感器控制，較有位置傳感器控制相比，能夠減小電機的體積和傳感器的成本，提高轉子位置信號的抗干擾能力。現有的三次諧波檢測電路中，三次諧波的獲取方法是取外接星型等效電阻中性點和接地端之間的電勢差，經過帶通濾波后進行過零點檢測。這種方法由于抬高了反電動勢三次諧波信號的整體幅值，因此檢測到的反電動勢過零點不夠準確，并且帶通濾波器對三次諧波信號的衰減非常嚴重，不宜于過零點的有效檢測。
實用新型內容
[0003]本實用新型是為了解決現有的反電動勢三次諧波過零點檢測電路中，存在的信號檢測準確性低，信號衰減嚴重，電路復雜，檢測到的信號導致電機換向誤差大的問題。現提供無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路。
[0004]無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路，它包括無刷直流電機、星型電阻、電機直流供電電源中點電壓、低通濾波器、零點電位微調電路、電壓鉗位電路、過零比較器、光電隔離電路和數字信號處理器DSP，
[0005]所述星型電阻包括電阻R3、電阻R4和電阻R5，
[0006]所述無刷直流電機的三相進線端分別連接電阻R3的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R3的另一端連接電阻R5的另一端，電阻R4的另一端作為星型電阻的輸出端;
[0007]低通濾波器包括電阻R8、電阻RlO和電容C2，
[0008]星型電阻的輸出端連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端同時連接電阻RlO的一端和電容C2的一端，電阻RlO的另一端連接電容C2的另一端，電阻R8的一端、電阻RlO的一端和電容C2的一端均作為低通濾波器的信號輸出端，電阻RlO的另一端作為低通濾波器的信號輸入端；
[0009]電機直流供電電源中點電壓包括供電電源、電阻Rl、電阻R2和供電電源的電源地，
[0010]低通濾波器的信號輸入端同時連接電阻Rl的一端和電阻R2的一端，電阻Rl的另一端連接供電電源，電阻R2的另一端連接供電電源的電源地，
[0011]電壓鉗位電路包括5V供電電源的正極+5V、一號二極管Dl、二號二極管D2和5V供電電源的負極-5V，
[0012]低通濾波器的信號輸出端同時連接一號二極管Dl的陽極和二號二極管D2的陰極，一號二極管Dl的陰極連接5V供電電源的正極+5V，二號二極管D2的陽極連接5V供電電源的負極-5V，一號二極管Dl的陽極作為電壓鉗位電路的信號輸出端，
[0013]過零比較器包括5V供電電源、運算放大器U2、電阻R6和5V供電電源的電源地，
[0014]電壓鉗位電路的信號輸出端連接運算放大器U2的正相信號輸入端，運算放大器U2的正電源端同時連接5V供電電源和電阻R6的一端，運算放大器U2的負電源端連接5V供電電源的電源地，運算放大器U2的輸出端連接電阻R6的另一端，運算放大器U2的負相信號輸入端作為過零比較器的信號輸入端，電阻R6的一端作為過零比較器的一個信號輸出端，電阻R6的另一端作為過零比較器的另一個信號輸出端，
[0015]零點電位微調電路包括可調電阻R12、電阻Rl 1、三號二極管D3、5V供電電源和5V供電電源的電源地，
[0016]過零比較器的信號輸入端連接可調電阻R12的可調端，可調電阻R12的一端同時連接電阻Rll的一端和三號二極管D3的陽極，電阻Rll的另一端連接5V供電電源，可調電阻R12的另一端同時連接三號二極管D3的陰極和5V供電電源的電源地，
[0017]光電隔離電路包括電阻R7、型號為6N137的光電隔離器、電容C1、5V供電電源、5V供電電源的電源地、3.3V供電電源、3.3V供電電源的電源地和電阻R9，
[0018]過零比較器的一個信號輸出端連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接型號為6N137的光電隔離器的2號引腳，型號為6N137的光電隔離器的5號引腳連接3.3V供電電源的電源地，型號為6N137的光電隔離器的7號引腳同時連接型號為6N137的光電隔離器的8號引腳、電容Cl的一端和5V供電電源，電容Cl的另一端連接5V供電電源的電源地，型號為6N137的光電隔離器的6號引腳連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接3.3V供電電源，過零比較器的另一個信號輸出端連接型號為6N137的光電隔離器的3號引腳，型號為6N137的光電隔離器的6號引腳作為光電隔離電路的信號輸出端，
[0019]光電隔離電路的信號輸出端連接數字信號處理器DSP的信號輸入端。
[0020]本實用新型的有益效果為:在無刷直流電機的三相進線端外接等效的星型連接電阻，并對電機直流供電電源中點電壓M處和外接星形電阻中性點O處之間的電勢差進行分壓濾波，可經過過零比較器測得的反電動勢三次諧波信號過零點更加準確。經過-5V和5V組成的電壓鉗位電路，輸入至由運算放大器組成的過零比較器的正向輸入端，對三次諧波信號的過零信號進行檢測，零點電位的微調電路用來比較電位的輸入端，運算放大器的輸出端輸出相應的OV和5V的開關信號。再經過光電隔離器隔離輸入端的干擾，輸出OV和
3.3V的開關信號到數字信號處理器DSP，該電路簡單，采用光電隔離電路能夠提高轉子位置信號的抗干擾能力，并且與現有技術相比較沒有傳感器，使得該電路的成本減少了并且減小了電機的體積。在對三次諧波的處理上，使用低通濾波器完全可以更簡單更準確的獲取到三次諧波信號，減小信號的衰減程度，有利于過零點的檢測，加入正負電壓箝位電路，可以有效防止電壓突變，對型號為LM339的運放放大器實現一個很好的保護。零點電位微調電路，能夠有效的對由于運算放大器LM339溫度變化產生的零點漂移效應進行修正，使檢測到的過零點時刻更加準確，進而無刷直流電機更加準確換向。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為【具體實施方式】一所述的無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路的電路
原理圖。【具體實施方式】
[0022]【具體實施方式】一:參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路，它包括無刷直流電機U1、星型電阻1、電機直流供電電源中點電壓2、低通濾波器3、零點電位微調電路4、電壓鉗位電路5、過零比較器6、光電隔離電路7和數字信號處理器DSP8，
[0023]所述星型電阻I包括電阻R3、電阻R4和電阻R5，
[0024]所述無刷直流電機Ul的三相進線端分別連接電阻R3的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R3的另一端連接電阻R5的另一端，電阻R4的另一端作為星型電阻I的輸出端；
[0025]低通濾波器3包括電阻R8、電阻RlO和電容C2，
[0026]星型電阻I的輸出端連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端同時連接電阻RlO的一端和電容C2的一端，電阻RlO的另一端連接電容C2的另一端，電阻R8的一端、電阻RlO的一端和電容C2的一端均作為低通濾波器3的信號輸出端，電阻RlO的另一端作為低通濾波器3的信號輸入端；
[0027]電機直流供電電源中點電壓2包括供電電源、電阻Rl、電阻R2和供電電源的電源地，
[0028]低通濾波器3的信號輸入端同時連接電阻Rl的一端和電阻R2的一端，電阻Rl的另一端連接供電電源，電阻R2的另一端連接供電電源的電源地，
[0029]電壓鉗位電路5包括5V供電電源的正極+5V、一號二極管D1、二號二極管D2和5V供電電源的負極-5V，
[0030]低通濾波器3的信號輸出端同時連接一號二極管Dl的陽極和二號二極管D2的陰極，一號二極管Dl的陰極連接5V供電電源的正極+5V，二號二極管D2的陽極連接5V供電電源的負極-5V，一號二極管Dl的陽極作為電壓鉗位電路5的信號輸出端，
[0031]過零比較器6包括5V供電電源、運算放大器U2、電阻R6和5V供電電源的電源地，
[0032]電壓鉗位電路5的信號輸出端連接運算放大器U2的正相信號輸入端，運算放大器U2的正電源端同時連接5V供電電源和電阻R6的一端，運算放大器U2的負電源端連接5V供電電源的電源地，運算放大器U2的輸出端連接電阻R6的另一端，運算放大器U2的負相信號輸入端作為過零比較器6的信號輸入端，電阻R6的一端作為過零比較器6的一個信號輸出端，電阻R6的另一端作為過零比較器6的另一個信號輸出端，
[0033]零點電位微調電路4包括可調電阻R12、電阻R11、三號二極管D3、5V供電電源和5V供電電源的電源地，
[0034]過零比較器6的信號輸入端連接可調電阻R12的可調端，可調電阻R12的一端同時連接電阻Rll的一端和三號二極管D3的陽極，電阻Rll的另一端連接5V供電電源，可調電阻R12的另一端同時連接三號二極管D3的陰極和5V供電電源的電源地，
[0035]光電隔離電路7包括電阻R7、型號為6N137的光電隔離器U3、電容C1、5V供電電源、5V供電電源的電源地、3.3V供電電源、3.3V供電電源的電源地和電阻R9，
[0036]過零比較器6的一個信號輸出端連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接型號為6N137的光電隔離器U3的2號引腳，型號為6N137的光電隔離器U3的5號引腳連接3.3V供電電源的電源地，型號為6N137的光電隔離器U3的7號引腳同時連接型號為6N137的光電隔離器U3的8號引腳、電容Cl的一端和5V供電電源，電容Cl的另一端連接5V供電電源的電源地，型號為6N137的光電隔離器U3的6號引腳連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接3.3V供電電源，過零比較器6的另一個信號輸出端連接型號為6N137的光電隔離器U3的3號引腳，型號為6N137的光電隔離器U3的6號引腳作為光電隔離電路7的信號輸出端，
[0037]光電隔離電路7的信號輸出端連接數字信號處理器DSP8的信號輸入端。
[0038]本實施方式中，數字信號處理器DSP8的信號輸出端捕捉到光電隔離電路輸出的開關信號的跳變沿產生捕獲中斷，DSP根據捕獲的過零點信號按照預先編制好的順序進行換向，驅動無刷直流電機轉動。
[0039]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路作進一步說明，本實施方式中，數字信號處理器DSP8采用型號為TMS320F2812 實現。
[0040]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路作進一步說明，本實施方式中，運算放大器U2采用型號為LM339實現。
[0041]工作原理:在無刷直流電機的三相入線端外接等效的星型連接電阻，并對直流電源中點M處和外接星形電阻中性點O處之間的電勢差進行分壓濾波，可得到反電動勢三次諧波信號。經過-5V和5V組成的電壓鉗位電路，輸入至由運算放大器LM339組成的過零比較器的正向輸入端，對三次諧波信號的過零信號進行檢測，運算放大器LM339的反向輸入端比較電位的輸入端，連接的是零點電位的微調電路，輸出端輸出相應的OV和5V的開關信號。再經過光電隔離器6N137隔離輸入端的干擾，輸出OV和3.3V的開關信號到DSP，DSP捕捉到開關信號的跳變沿產生捕獲中斷，DSP根據捕獲的過零點信號按照預先編制好的順序進行換向，驅動電機轉動。
【權利要求】
1.無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路，其特征在于，它包括無刷直流電機(U1)、星型電阻(1)、電機直流供電電源中點電壓(2)、低通濾波器(3)、零點電位微調電路(4)、電壓鉗位電路(5)、過零比較器(6)、光電隔離電路(7)和數字信號處理器DSP(8)， 所述星型電阻(I)包括電阻R3、電阻R4和電阻R5， 所述無刷直流電機(Ul)的三相進線端分別連接電阻R3的一端、電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R3的另一端連接電阻R5的另一端，電阻R4的另一端作為星型電阻(I)的輸出端； 低通濾波器⑶包括電阻R8、電阻RlO和電容C2， 星型電阻(I)的輸出端連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端同時連接電阻RlO的一端和電容C2的一端，電阻RlO的另一端連接電容C2的另一端，電阻R8的一端、電阻RlO的一端和電容C2的一端均作為低通濾波器(3)的信號輸出端，電阻RlO的另一端作為低通濾波器(3)的信號輸入端； 電機直流供電電源中點電壓(2)包括供電電源、電阻R1、電阻R2和供電電源的電源地，低通濾波器(3)的信號輸入端同時連接電阻Rl的一端和電阻R2的一端，電阻Rl的另一端連接供電電源，電阻R2的另一端連接供電電源的電源地， 電壓鉗位電路(5)包括5V供電電源的正極+5V、一號二極管D1、二號二極管D2和5V供電電源的負極-5V， 低通濾波器(3)的信號輸出端同時連接一號二極管Dl的陽極和二號二極管D2的陰極，一號二極管Dl的陰極連接5V供電電源的正極+5V，二號二極管D2的陽極連接5V供電電源的負極-5V，一號二極管Dl的陽極作為電壓鉗位電路(5)的信號輸出端， 過零比較器(6)包括5V供電電源、運算放大器(U2)、電阻R6和5V供電電源的電源地，電壓鉗位電路(5)的信號輸出端連接運算放大器(U2)的正相信號輸入端，運算放大器U2的正電源端同時連接5V供電電源和電阻R6的一端，運算放大器U2的負電源端連接5V供電電源的電源地，運算放大器(U2)的輸出端連接電阻R6的另一端，運算放大器(U2)的負相信號輸入端作為過零比較器出)的信號輸入端，電阻R6的一端作為過零比較器(6)的一個信號輸出端，電阻R6的另一端作為過零比較器(6)的另一個信號輸出端， 零點電位微調電路(4)包括可調電阻Rl2、電阻Rll、三號二極管D3、5V供電電源和5V供電電源的電源地， 過零比較器(6)的信號輸入端連接可調電阻R12的可調端，可調電阻R12的一端同時連接電阻Rll的一端和三號二極管D3的陽極，電阻Rll的另一端連接5V供電電源，可調電阻R12的另一端同時連接三號二極管D3的陰極和5V供電電源的電源地， 光電隔離電路(7)包括電阻R7、型號為6N137的光電隔離器(U3)、電容Cl、5Va供電電源、5Va供電電源的電源地、3.3Va供電電源、3.3Va供電電源的電源地和電阻R9， 過零比較器(6)的一個信號輸出端連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接型號為6N137的光電隔離器(U3)的2號引腳，型號為6N137的光電隔離器(U3)的5號引腳連接3.3Va供電電源的電源地，型號為6N137的光電隔離器(U3)的7號引腳同時連接型號為6N137的光電隔離器(U3)的8號引腳、電容Cl的一端和5Va供電電源，電容Cl的另一端連接5Va供電電源的電源地，型號為6N137的光電隔離器(U3)的6號引腳連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端連接3.3Va供電電源，過零比較器(6)的另一個信號輸出端連接型號為6N137的光電隔離器(U3)的3號引腳，型號為6N137的光電隔離器(U3)的6號引腳作為光電隔離電路(7)的信號輸出端， 光電隔離電路(7)的信號輸出端連接數字信號處理器DSP(8)的信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路，其特征在于，數字信號處理器DSP (8)采用型號為TMS320F2812實現。
3.根據權利要求1所述的無刷直流電機反電動勢三次諧波檢測電路，其特征在于，運算放大器U2采用型號為LM339實現。
【文檔編號】G01R23/165GK204154811SQ201420678192
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】周闖, 秦國輝, 王玉鵬, 劉旭丹, 劉偉, 徐曉秋 申請人:黑龍江省科學院科技孵化中心