無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于一種電子控制裝置及方法，具體設及一種無刷直流電機反電動勢過零 點檢測的相位補償裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 單片機控制的無刷直流電機無傳感器控制中反電動勢過零點檢測的相位補償是 單片機接收測速電機反饋回來的電壓信號，經過單片機運算，控制電子電路開關的通斷使 無刷直流電機在不同轉速下相位補償角保持在30°。現有的相位補償角控制方法：一般只 是適用于電機在額定轉速狀態下的相位補償，在轉速不是額定轉速的狀態下無法實現準確 有效的補償。如果無法準確補償相位角，輕則增加電機噪音，重則會引起電機長期發熱，進 而燒毀電機，造成很多損失。因此，無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置及方 法能準確有效的控制電子電路進行相位補償，減少損失，降低成本，具有重要的意義。
【發明內容】
[0003] 本發明旨在克服傳統相位補償方式中補償角不能精確保持在30°且補償方式不 適用于非額定轉速的不足，提供一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置及 補償方法。
[0004] 本發明提供一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置，該裝置包括 無刷直流電機、無刷直流電機控制電路、測速發電機、測速發電機檢測電路、過零點檢測電 路、相位補償電路、模數轉換模塊、單片機；所述無刷直流電機控制電路與無刷直流電機相 連，所述測速發電機通過測速發電機檢測電路與無刷直流電機相連，所述過零點檢測電路 與無刷直流電機控制電路相連，所述相位補償電路與單片機相連，所述測速發電機通過模 數轉化模塊與單片機相連，所述無刷直流電機控制電路與單片機相連。 陽0化]本發明中，所述所述相位補償電路控制相位補償角恒為30°。
[0006] 本發明還提供一種應用所述無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置 進行相位補償的方法，包括下列步驟： (1) 無刷直流電機起動，定子線圈產生反電動勢； (2) 反電動勢檢測電路檢測反電動勢過零點； (3) 測速發電機檢測電機轉速，輸出電壓模擬信號； (4) 電壓模擬信號經過模數轉換模塊轉換為數字信號； (5) 單片機對轉換來的電壓數字信號進行計算處理； (6) 單片機驅動PWM模塊輸出PWM波信號； (7) 相位補償電路根據PWM波信號對相位補償電路開關元器件進行控制，調節電容的 大小，W滿足相位補償角為30°。
[0007] 上述方法中，所述所述步驟（6 )中通過單片機輸出PWM信號具有設定的占空比，從 而對相位補償電路中的=極管進行精確控制，使相位補償角保持恒為30°。
[000引本發明通過相位補償電路控制補償角恒為30°的方法：由公式：
，（其中a為相位補償角，Ri、R2分別為分壓電阻，Cl為濾波電容， f為反電動勢頻率。）在電機轉速不斷增加即反電動勢頻率f不斷增大的情況下通過PWM模 塊及時調整濾波電容Cl的大小來使a保持在30° 本發明相位補償電路保持相位補償角恒為30°的方法為：單片機接收模數轉換模塊 傳遞來的數字電壓信號，計算得到反電動勢頻率f，由公式求得等效電容C的容值大小，通 過PWM-I與PWM-2對立極管Qi與Q進行控制，使得在一個周期之內，電容Cl與電容C2的 等效容值等于計算所得的等效容值，進而保證相位補償角恒為30°。再根據反電動勢檢測 電路傳遞過來的反電動勢過零點信號，就可W對電機控制電路各個管的開通與關斷進行精 確的控制，W達到很好的控制效果。
[0009] 本發明在一定條件下有效且準確的保證了無刷直流電機在不同轉速條件下使相 位補償角恒為30°，避免了一般相位補償電路適用范圍窄、調節效果不理想等狀況，減少或 避免了很多損失。
[0010]
【附圖說明】
[0011] 圖1:本發明反電動勢過零點檢測電路圖； 圖2:本發明相位補償電路圖； 圖3 :本發明裝置方框原理圖； 圖4 :本發明電機運行控制流程圖； 圖5 :本發明單片機引腳簡略圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖和實例對本發明的一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位 補償裝置及方法作進一步的詳細說明。
[0013] 參閱圖3, 一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置，該裝置包括無 巧IJ直流電機、無刷直流電機控制電路、測速發電機、現幡發電機檢測電路、過零點檢測電路、 相位補償電路、模數轉換模塊、單片機；所述無刷直流電機控制電路與無刷直流電機相連， 所述測速發電機通過測速發電機檢測電路與無刷直流電機相連，所述過零點檢測電路與無 刷直流電機控制電路相連，所述相位補償電路與單片機相連，所述測速發電機通過模數轉 化模塊與單片機相連，所述無刷直流電機控制電路與單片機相連。
[0014] 參閱圖1，本發明控制裝置中反電動勢過零點檢測電路的電路圖。其中化為a相 端電壓，為濾波后的輸出電壓，為反電動勢頻率。按基波計算有
則相角延遲為
,
[0015] 參閱圖2、圖3、圖4和圖5敘述本發明應用無刷直流電機反電動勢過零點檢測的 相位補償裝置進行相位補償的方法，包括下列步驟： (1)無刷直流電機起動； (2) 無刷直流電機正常工作旋轉； (3) 測速發電機工作，檢測無刷直流電機轉速，輸出模擬電壓信號； (4) 模擬電壓信號進入模數轉換模塊，轉變為數字電壓信號； (5) 數字電壓信號進入單片機，提供參數反電動勢頻率； (6) 反電動勢檢測電路工作，檢測定子線圈反電動勢過零點； (7) 反電動勢檢測電路將檢測到的信號傳遞給單片機的引腳P0_1 ; (8) 單片機根據模數轉換模塊傳遞過來的數字電壓信號，計算得到反電動勢的頻率；根 據要使相位補償角控制恒為30°的要求，輸出PWM波對相位補償電路中的=極管Qi與Qz進 行控制。
[0016] (9)在一個周期內，根據反電動勢的大小，計算求得等效電容C的大小，單片機通 過引腳Pl_7輸出信號給Qi的基極加高電平使其飽和導通而使兩個電容串聯減小其容值， 通過控制PWM-I信號的占空比來使一個周期內串聯電容的等效容值等于計算求得的值。
[0017] (10)在一個周期內，當PWM-I信號為低電平時，使PWM-2信號為高電平，當PWM-I 信號為高電平時，使PWM-2信號為低電平。運樣可W保證在一個周期內有且只有一個=極 管使飽和導通的，另外一個是截止的。
[0018] (11)單片機通過計算、控制，通過引腳P3_l、P2_0、P2_2、P2_4、P2_6、P0_0輸出信 號對無刷直流電機控制電路中的各個管進行開通、關斷控制。
【主權項】
1. 一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置，其特征在于：該裝置包括 無刷直流電機、無刷直流電機控制電路、測速發電機、測速發電機檢測電路、過零點檢測電 路、相位補償電路、模數轉換模塊、單片機；所述無刷直流電機控制電路與無刷直流電機相 連，所述測速發電機通過測速發電機檢測電路與無刷直流電機相連，所述過零點檢測電路 與無刷直流電機控制電路相連，所述相位補償電路與單片機相連，所述測速發電機通過模 數轉化模塊與單片機相連，所述無刷直流電機控制電路與單片機相連。2. 如權利要求1所述一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置，其特征 在于：所述相位補償電路控制相位補償角恒為30°。3. -種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償方法，應用權利要求1或2所述 相位補償裝置進行補償，其特征在于，包括下列步驟： (1) 無刷直流電機起動，定子線圈產生反電動勢； (2) 反電動勢檢測電路檢測反電動勢過零點； (3) 測速發電機檢測電機轉速，輸出電壓模擬信號； (4) 電壓模擬信號經過模數轉換模塊轉換為數字信號； (5) 單片機對轉換來的電壓數字信號進行計算處理； (6) 單片機驅動PWM模塊輸出PWM波信號； (7) 相位補償電路根據PWM波信號對相位補償電路進行控制，調節電容的大小，以滿足 相位補償角為30°。4. 如權利要求3所述一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償方法，其特征 在于：所述步驟（6)中通過單片機輸出PWM信號具有占空比，對相位補償電路中的三極管進 行精確控制，使相位補償角保持恒為30 °。
【專利摘要】本發明公開一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測的相位補償裝置，包括無刷直流電機、無刷直流電機控制電路、測速發電機、測速發電機檢測電路、過零點檢測電路、相位補償電路、模數轉換模塊、單片機；其中無刷直流電機控制電路與無刷直流電機相連，測速發電機通過測速發電機檢測電路與無刷直流電機相連，過零點檢測電路與無刷直流電機控制電路相連，相位補償電路與單片機相連，測速發電機通過模數轉化模塊與單片機相連，無刷直流電機控制電路與單片機相連。本發明有效確保無刷直流電機在不同轉速條件下使相位補償角恒為30°，避免一般相位補償電路適用范圍窄、調節效果不理想的狀況。本發明還公開應用該相位補償裝置進行相位補償的方法。
【IPC分類】H02P6/00, H02P6/18
【公開號】CN105634341
【申請號】CN201410588729
【發明人】朱冬宏
【申請人】金海新源電氣江蘇有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月29日