專利名稱：無刷直流電機反電動勢過零點檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種反電動勢過零點檢測器，特別是涉及一種能適應各種 PWM調(diào)制策略控制的無刷直流電機反電動勢過零點統(tǒng)一精確檢測器。
背景技術(shù)：
無位置傳感器無刷直流電機檢測轉(zhuǎn)子位置最簡單、實用的方法是通過檢測反 電動勢過零點來確定，由于繞組的反電動勢是難以直接測量的物理量，目前主要
有兩種方法 一是通過檢測電機端電壓信號，進行比較后間接獲取繞組反電動勢 信號的過零點，該方法的不足是:在檢測電路中需要用電容濾掉端電壓中的PWM 調(diào)制波，會產(chǎn)生相移，而且隨著電機轉(zhuǎn)速的變化而變化，使換相不準確，尤其是 當系統(tǒng)調(diào)速范圍很寬時，電機運行在高頻時相移過大，不能實施正確換相；二是 在PWM斬波關(guān)斷或?qū)ㄆ陂g對電機的端電壓進行采樣，直接獲取反電勢信號的 過零點，該種方法雖然克服了第一種方法存在的不足，但針對不同的PWM調(diào)制 策略需要采用不同的采樣方法，增加了生產(chǎn)制造成本，不利于組織生產(chǎn)，同時受 逆變器開關(guān)管和二極管壓降的影響，限制了電機低速工作時對反電動勢過零點的 正確檢測。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種不需要濾波電容，不出現(xiàn)相移， 不受逆變器開關(guān)管和二極管壓降的影響，能適應各種PWM調(diào)制技術(shù)控制的無刷 直流電機反電動勢過零點統(tǒng)一檢測器。 本實用新型所采用的技術(shù)方案是 .包括線電壓差檢測電路、PWM調(diào)制噪聲消除電路、過零點比較電路、虛假
零點屏蔽電路，線電壓差檢測電路接口 A、 B、 C分別與無刷直流電機的三相線 連接，PWM調(diào)制噪聲消除電路與線電壓差檢測電路連接，過零點比較電路與 PWM調(diào)制噪聲消除電路連接，虛假零點屏蔽電路與過零點比較電路連接，六個 未經(jīng)過PWM調(diào)制的換相信號S1、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6分別與PWM調(diào)制噪聲 消除電路和虛假零點屏蔽電路連接。
所述的線電壓差檢測電路包括電阻R1A、 R2A、 R1B、 R2B、 R1C、 R2C、
4R3A、 R3B、 R3C、 R4A、 R4B、 R4C、 R5A、 R5B、 R5C，運算放大器U1A、 U1B、 U1C、 U1D、 U1E、 U1F， R1A、 R1B、 R1C的一端分別與電機三相線A、 B、 C連接，R1A的另一端與R2A的一端、R3C的一端、U1A的正相端、U1C 的反相端匯接，R1B的另一端與R2B的一端、R3A的一端、U1B的正相端、 U1A的反相端匯接，R1C的另一端與R2C的一端、R3B的一端、U1C的正相端、 U1B的反相端匯接，R4A的一端、R3A的另一端、U1A輸出端匯接，R4B的一 端、R3B的另一端、U1B輸出端匯接，R4C的一端、R3C的另一端、U1C輸出 端匯接，R4A的另一端、R5A的一端、U1D的反相端、U1E的正相端匯接，R4B 的另一端、R5B的一端、U1E的反相端、U1F的正相端匯接，R4C的另一端、 R5C的一端、U1E的反相端、U1D的正相端匯接。
所述的PWM調(diào)制噪聲消除電路包括運算放大器U2A、 U2B、 U2C、 U2D, 雙端輸入模擬開關(guān)U3A、 U3B、 U3C，或門U4A、 U4B、 U4C，電阻R6A、 R6B、 R6C、 R7， U2A、 U2B、 U2C的正相輸入端分別與線電壓差檢測電路的U1D、 U1E、 U1F的輸出端相連接，還分別與U3A、 U3B、 U3C的一個輸入端連接， U2A、 U2B、 U2C的輸出端分別與各自的反相端連接，還分別與U3A、 U3B、 U3C的另一輸入端連接；U3A、 U3B、 U3C輸出端分別與三個電阻R6A、 R6B、 R6C的一端連接，U3A、 U3B、 U3C的控制端分別與U4A、 U4B、 U4C的輸出 端連接，U4A兩個輸入端分別與換相信號S1、 S2連接，U4B兩個輸入端分別與 換相信號S3、 S4連接、U4C兩個輸入端分別與換相信號S5、 S6連接，三個電 阻R6A、 R6B、 R6C的另-一端與U2D的TF:相輸入端連接，U2D的反相輸入端經(jīng) 過電阻R7與輸出端連接，U2D的輸出端、二極管D1的下端、二極管D2上端 匯接，二極管Dl的上端連接+15V電源，二極管D2下端連接-15V電源。
所述的過零點比較電路運算放大器U5正相端接地，運算放大器U5的反相 端與PWM調(diào)制噪聲消除電路運算放大器U2D的輸出端連接。
所述的虛假零點屏蔽電路包括非門U6、異或門U7與UIO、與門U8與Ull、 或非門U9、 D觸發(fā)器U12、電阻Rdl與Rd2、電容Cdl與Cd2，過零點比較電 路運算放大器U5的輸出端、電阻Rdl的一端、U10的一個輸入端、U12的D端 匯接，Rdl的另一端、電容Cdl的一端、U10的另一個輸入端匯接，U10的輸出 端與Ull的一個輸入端連接，Ull的輸出端與U12的時鐘觸發(fā)端C連接，U12的輸出端輸出反電動勢過零方波信號，六個未經(jīng)過PWM調(diào)制的換相信號Sl、S2、 S3、 S4、 S5、 S6分別對應連接各自的電阻Rd2—端、各自的U6輸入端、各自的U7—個輸入端，各自的電阻Rd2另一端、各自的電容Cd2的一端、各自的U7的另一個輸入端匯接，各自的U6輸出端、各自的U7輸出端與各自U8的輸入端連接，六個U8的輸出端與U9的六個輸入端連接，U9的輸出端與Ull的另一個輸入端連接。
本實用新型的無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，應用模擬開關(guān)消除了PWM調(diào)制噪聲并得到了放大四倍的平滑非導通相反電勢信號，應用簡單的數(shù)字電路消除了換相時刻因為電機三相繞組同時導通出現(xiàn)的虛假過零點，與背景技術(shù)相比實現(xiàn)了不受PWM調(diào)制技術(shù)和逆變器開關(guān)管與二極管壓降的影響，無需濾波電容，在更低的速度下實現(xiàn)對反電動勢過零點信號無相移精確檢測的目的。


圖1是本實用新型的方框示意圖。
圖2是本實用新型的一個實施例的電路連接圖。
圖中1、線電壓差檢測電路，2、 PWM調(diào)制噪聲消除電路，3、過零點比較電路，4、虛假零點屏蔽電路。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一歩說明。
如圖1所示，本實用新型的一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，括線電壓差檢測電路(1)、 PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)、過零點比較電路(3)、虛假零點屏蔽電路(4)，線電壓差檢測電路(1)接口A、 B、 C分別與無刷直流電機的三相線連接，PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)與線電壓差檢測電路(1)連接，過零點比較電路(3)與PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)連接，虛假零點屏蔽電路(4)與過零點比較電路(3)連接，六個未經(jīng)過PWM調(diào)制的換相信號S1、 S2、 S3、S4、 S5、 S6分別與PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)和虛假零點屏蔽電路(4)連接。
如圖2所示，線電壓差檢測電路(1)包括電阻R1A、 R2A、 R1B、 R2B、R1C、 R2C、 R3A、 R3B、 R3C、 R4A、 R4B、 R4C、 R5A、 R5B、 R5C，運算放大器U1A、 U1B、 U1C、 U1D、 U1E、 U1F， R1A、 R1B、 R1C的一端分別與電機三相線A、 B、 C連接，R1A的另一端與R2A的一端、R3C的一端、U1A的正相端、U1C的反相端匯接，R1B的另一端與R2B的一端、R3A的一端、U1B的正相端、U1A的反相端匯接，R1C的另一端與R2C的一端、R3B的一端、U1C的正相端、U1B的反相端匯接，R4A的一端、R3A的另一端、U1A輸出端匯接，R4B的一端、R3B的另一端、U1B輸出端匯接，R4C的一端、R3C的另一端、U1C輸出端匯接，R4A的另一端、R5A的一端U1D的反相端、U1E的正相端匯接，R4B的另一端、R5B的一端、U1E的反相端、U1F的正相端匯接，R4C的另一端、R5C的一端、U1E的反相端、U1D的正相端匯接；PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)包括運算放大器U2A、 U2B、 U2C、 U2D，雙端輸入模擬開關(guān)U3A、 U3B、 U3C,或門U4A、 U4B、 U4C,電阻R6A、 R6B、 R6C、 R7， U2A、U2B、 U2C的正相輸入端分別與線電壓差檢測電路(1)的U1D、 U1E、 U1F的輸出端相連接，還分別與U3A、 U3B、 U3C的一個輸入端連接，U2A、 U2B、U2C的輸出端分別與各自的反相端連接，還分別與U3A、 U3B、 U3C的另一輸入端連接；U3A、 U3B、 U3C輸出端分別與:三個電阻R6A、 R6B、 R6C的一端連接，U3A、 U3B、 U3C的控制端分別與U4A、 U4B、 U4C的輸出端連接，U4A兩個輸入端分別與換相信號S1、 S2連接，U4B兩個輸入端分別與換相信號S3、S4連接、U4C兩個輸入端分別與換相信號S5、 S6連接，三個電阻R6A、 R6B、R6C的另一端與U2D的正相輸入端連接，U2D的反相輸入端經(jīng)過電阻R7與輸出端連接，U2D的輸出端、二極管Dl的下端、二極管D2上端匯接，二極管Dl的上端連接+15V電源，二極管D2下端連接-15V電源；過零點比較電路(3)運算放大器U5正相端接地，運算放大器U5的反相端與PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)運算放大器U2D的輸出端連接；虛假零點屏蔽電路(4)包括非門U6、異或門U7與UIO、與門U8與Ull、或非門U9、 D觸發(fā)器U12、電阻Rdl與Rd2、電容Cdl與Cd2，過零點比較電路(3)運算放大器U5的輸出端、電阻Rdl的一端、U10的一個輸入端、U12的D端匯接，Rdl的另一端、電容Cdl的一端、U10的另一個輸入端匯接，U10的輸出端與Ull的一個輸入端連接，Ull的輸出端與U12的時鐘觸發(fā)端C連接，U12的輸出端輸出反電動勢過零方波信號，六個未經(jīng)過PWM調(diào)制的換相信號S1、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6分別對應連接各自的電阻Rd2—端、各自的U6輸入端、各自的U7—個輸入端，各自的電阻Rd2另一端、各自的電容Cd2的一端、各自的U7的另一個輸入端匯接，各自的U6輸出端、各自的U7輸出端與各自U8的輸入端連接，六個U8的輸出端與U9的六
7個輸入端連接，U9的輸出端與U11的另一個輸入端連接。
本實用新型的U1A、 U1B、 U1C、 U1D、 U1E、 U1F采用一片集成芯片NJM2116M， U2A、 U2B、 U2C、 U2D采用一片集成芯片LM324， U3A、 U3B、U3C采用三片集成芯片MAX4669， U4A、U4B、U4C采用一片集成芯片CD4001，U5采用一片集成芯片NJM2406F。
本實用新型的工程過程是-
如圖3所示，含有PWM調(diào)制波的無刷直流電機三相端電壓經(jīng)過線電壓差檢測電路和PWM調(diào)制噪聲消除電路處理后輸出放大四倍不含PWM調(diào)制波的平滑
非導通相反電勢信號VabC， vabc經(jīng)限幅電路限幅、過零點比較電路比較后得到
含有換相時刻虛假零點的反電動勢過零點信號ZABC, ZABC經(jīng)虛假零點屏蔽電路去除虛假零點輸出只有反電動勢過零點的方波信號ZABCO。
上述具體實施方式
用來解釋本實用新型，而不是對本實用新型進行限制，在本實用新型的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本實用新型做出的任何修改和改變，都落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，其特征在于包括線電壓差檢測電路(1)、PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)、過零點比較電路(3)、虛假零點屏蔽電路(4)，線電壓差檢測電路(1)接口A、B、C分別與無刷直流電機的三相線連接，PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)與線電壓差檢測電路(1)連接，過零點比較電路(3)與PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)連接，虛假零點屏蔽電路(4)與過零點比較電路(3)連接，六個未經(jīng)過PWM調(diào)制的換相信號S1、S2、S3、S4、S5、S6分別與PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)和虛假零點屏蔽電路(4)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，其特征在于所述的線電壓差檢測電路(1)包括電阻R1A、 R2A、 R1B、 R2B、 R1C、 R2C、R3A、 R3B、 R3C、 R4A、 R4B、 R4C、 R5A、 R5B、 R5C，運算放大器U1A、 U1B、 U1C、 U1D、 U1E、 U1F， R1A、 R1B、 R1C的一端分別與電機三相線A、 B、 C連接，R1A的另一端與R2A的一端、R3C的一端、U1A的正相端、U1C的反相端匯接，R1B的另一端與R2B的一端、R3A的一端、U1B的正相端、U1A的反相端匯接，R1C的另一端與R2C的一端、R3B的一端、U1C的正相端、U1B的反相端匯接，R4A的-'端、R3A的另一端、U1A輸出端匯接，R4B的一端、R3B的另一端、U1B輸出端匯接，R4C的一端、R3C的另一端、U1C輸出端匯接，R4A的另一端、R5A的一端、U1D的反相端、U1E的正相端匯接，R4B的另一端、R5B的一端、U1E的反相端、U1F的正相端匯接，R4C的另一端、R5C的一端、U1E的反相端、U1D的正相端匯接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，其特征在于所述的PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)包括運算放大器U2A、 U2B、 U2C、 U2D，雙端輸入模擬開關(guān)U3A、 U3B、 U3C，或門U4A、 U4B、 U4C，電阻R6A、R6B、 R6C、 R7， U2A、 U2B、 U2C的正相輸入端分別與線電壓差檢測電路(1)的U1D、 U1E、 U1F的輸出端相連接，還分別與U3A、 U3B、 U3C的一個輸入端連接，U2A、 U2B、 U2C的輸出端分別與各自的反相端連接，還分別與U3A、 U3B、 U3C的另一輸入端連接；U3A、 U3B、 U3C輸出端分別與三個電阻R6A、 R6B、 R6C的一端連接，U3A、 U3B、 U3C的控制端分別與U4A、 U4B、 U4C的輸出端連接，U4A兩個輸入端分別與換相信號Sl、 S2連接，U4B兩個輸入端分別與換相信號S3、 S4連接、U4C兩個輸入端分 別與換相信號S5、 S6連接，三個電阻R6A、 R6B、 R6C的另一端與U2D 的正相輸入端連接，U2D的反相輸入端經(jīng)過電阻R7與輸出端連接，U2D的 輸出端、二極管D1的下端、二極管D2上端匯接，二極管D1的上端連接+15V 電源，二極管D2下端連接-15V電源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，其特征在于-所述的過零點比較電路(3)運算放大器U5正相端接地，運算放大器U5的 反相端與PWM調(diào)制噪聲消除電路(2)運算放大器U2D的輸出端連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，其特征在于 虛假零點屏蔽電路(4)包括非門U6、異或門U7與UIO、與門U8與Ull、或 非門U9、 D觸發(fā)器U12、電阻Rd與Rd2、電容Cdl與Cd2，過零點比較電 路(3)運算放大器U5的輸出端、電阻Rdl的一端、U10的一個輸入端、U12 的D端匯接，Rdl的另一端、電容Cdl的一端、U10的另一個輸入端匯接， U10的輸出端與Ull的一個輸入端連接，UU的輸出端與U12的時鐘觸發(fā)端 C連接，U12的輸出端輸出反電動勢過零方波信號，六個未經(jīng)過PWM調(diào)制 的換相信號S1、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6分別對應連接各自的電阻Rd2—端、 各自的U6輸入端、各自的U7—個輸入端，各自的電阻Rd2另一端、各自的 電容Cd2的一端、各自的U7的另一個輸入端匯接，各自的U6輸出端、各自 的U7輸出端與各自U8的輸入端連接，六個U8的輸出端與U9的六個輸入 端連接，U9的輸出端與U11的另一個輸入端連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，其特征在于 U1A、 U1B、 U1C、 U1D、 U1E、 U1F采用一片集成芯片NJM2116M， U2A、 U2B、 U2C、 U2D采用一片集成芯片LM324， U3A、 U3B、 U3C采用三片集 成芯片MAX4669， U4A、 U4B、 U4C采用一片集成芯片CD4001， U5采用 一片集成芯片NJM2406F。
專利摘要本實用新型公開了一種無刷直流電機反電動勢過零點檢測器，包括線電壓差檢測電路、PWM調(diào)制噪聲消除電路、過零點比較電路、虛假零點屏蔽電路。使用中，含有PWM調(diào)制波的電機三相端電壓送入線電壓差檢測電路和PWM調(diào)制噪聲消除電路處理后輸出放大四倍不含PWM調(diào)制波的平滑非導通相反電勢信號，經(jīng)過零點比較電路比較后得到含有換相時刻的反電動勢過零點信號，再經(jīng)虛假零點屏蔽電路去除虛假零點后輸出精確的反電動勢過零點信號。本實用新型的無刷直流電機反電動勢過零點檢測電路無需濾波電路，能適應各種PWM調(diào)制技術(shù)控制的無刷直流電機，在0.5％至100％額定轉(zhuǎn)速的寬速度范圍內(nèi)對反電動勢過零點信號無相移的精確檢測。
文檔編號G01R19/175GK201413356SQ200920156508
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者倩 時, 薛曉明 申請人:薛曉明