一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 永磁無(wú)刷直流電機(jī)是隨著微處理器技術(shù)、高頻低功耗的電力電子器件、新型控制 方法和永磁材料的發(fā)展而出現(xiàn)并不斷成熟的一種新型電機(jī)。與傳統(tǒng)的直流電機(jī)相比，永磁 無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有電刷，具有維護(hù)量小、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 續(xù)流二極管法不依賴電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可W應(yīng)用在較低的轉(zhuǎn)速范圍，運(yùn)是它最大的優(yōu) 點(diǎn)。無(wú)刷直流電機(jī)的控制電路大多采用=相全橋逆變電路，傳統(tǒng)續(xù)流二極管法由于需要分 別檢測(cè)T1、T2、T3、T4、T5、T6的反并聯(lián)二極管D1、D2、D3、D4、D5和D6的工作狀態(tài)來(lái)確定電 機(jī)轉(zhuǎn)子位置，而不能用于集成的功率器件，不但檢測(cè)信號(hào)多，提高了成本，而且運(yùn)種方法只 能用于前60°PWM調(diào)制后60°恒通的控制方式，即PWM_0N調(diào)制方式，運(yùn)種調(diào)制方式大大限 制了它的應(yīng)用范圍；另外，使用運(yùn)種方法時(shí)，硬件上必須有六路互相隔離的電源，運(yùn)會(huì)使硬 件設(shè)計(jì)的難度加大，增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，控制更為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)，該電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢 測(cè)技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，不但檢 測(cè)信號(hào)少，控制簡(jiǎn)單靈活，而且提高了檢測(cè)效率和可靠性，大幅降低了檢測(cè)成本，應(yīng)用范圍 廣。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)方案是：一 種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)，包括與逆變器控制電路連接的無(wú)刷直流電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn) 子位置檢測(cè)方法； 所述逆變器控制電路是S相全橋電壓型逆變電路，包括IGBT功率開(kāi)關(guān)管T1、T2、T3、 了4、1'5和16^及續(xù)流二極管01、02、03、04、05和06;所述續(xù)流二極管01、02、03、04、05和 D6分別與開(kāi)關(guān)管T1、T2、T3、T4、巧和T6反并聯(lián)，開(kāi)關(guān)管T1、T3和巧為上橋開(kāi)關(guān)管，T4、T6 和T2為下橋開(kāi)關(guān)管，無(wú)刷直流電機(jī)的=相繞組a、b、C分別接在開(kāi)關(guān)管Tl與T4、T3與T6、 巧與T2構(gòu)成的=相橋路上；其特征在于： 所述電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法是：采用下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法，=相全橋電壓型逆變 電路的調(diào)制方式為H_PWM-L_0N，即上橋開(kāi)關(guān)管T1、T3和巧工作于PWM調(diào)制，下橋開(kāi)關(guān)管T4、 T6和T2工作于直通模式；IGBT功率開(kāi)關(guān)管1'1^2^3^4、巧和16的工作模式為兩兩通電 控制方式；在PWM調(diào)制模式的低電平時(shí)間即PWM關(guān)斷期間，檢測(cè)未導(dǎo)通相下橋反并聯(lián)二極管 D4、D6和D2的工作狀態(tài)，來(lái)判斷上橋開(kāi)關(guān)管T1、T3和巧和下橋開(kāi)關(guān)管T4、T6和T2是否導(dǎo) 通，若下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2不導(dǎo)通，則在該時(shí)刻延時(shí)30°電角度，就是該相上橋開(kāi) 關(guān)管Tl、T3和巧的導(dǎo)通時(shí)刻；若下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2導(dǎo)通，則在該時(shí)刻延時(shí)30° 電角度，就是該相下橋開(kāi)關(guān)管T4、T6和T2的導(dǎo)通時(shí)刻；通過(guò)檢測(cè)下橋反并聯(lián)二極管D4、D6 和D2的工作狀態(tài)來(lái)確定換相時(shí)刻，來(lái)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。
[0006] 在上述技術(shù)方案中，采用下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法，與無(wú)刷直流電機(jī)連接的逆變 器控制電路為=相全橋電壓型逆變電路，其調(diào)制方式為H_PWM-L_0N，即上橋開(kāi)關(guān)管T1、T3 和巧工作于PWM調(diào)制，下橋開(kāi)關(guān)管T4、T6和T2工作于直通模式；開(kāi)關(guān)管T1、T2、T3、T4、 T5和T6的工作模式為兩兩通電控制方式。本發(fā)明只需檢測(cè)逆變器控制電路中的下橋開(kāi)關(guān) 管T4、T6和T2的=個(gè)下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2的工作狀態(tài)，就可W確定電機(jī)轉(zhuǎn)子位 置。本發(fā)明的技術(shù)方案有W下有益效果：第一，較傳統(tǒng)調(diào)制方式PWM_〇N，本發(fā)明采用下橋反 并聯(lián)續(xù)流二極管法，其逆變器控制電路的調(diào)制方式H_PWM-L_0N更為簡(jiǎn)單可靠；第二，本發(fā) 明只需檢測(cè)T4、T6、T2的S個(gè)下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2的工作狀態(tài)，檢測(cè)信號(hào)少，控 制簡(jiǎn)單靈活；第=，提高了檢測(cè)效率和可靠性，大幅降低了檢測(cè)成本，應(yīng)用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1為本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)中逆變器控制電路原理圖； 圖2為本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)中逆變器控制電路的調(diào)制方式為H_PWM-L_0N的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖； 圖3為本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)中上橋開(kāi)關(guān)管巧為PWM模式、下橋 開(kāi)關(guān)管T6為直通方式時(shí)電流信號(hào)流向示意圖； 圖4為本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)中上橋開(kāi)關(guān)管巧關(guān)斷、下橋開(kāi)關(guān)管T6直通、二極管D2續(xù)流時(shí)電流信號(hào)流向示意圖； 圖5為本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)的下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法原理 不意圖； 圖6為本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)上橋開(kāi)關(guān)管T3為PWM模式、下橋開(kāi) 關(guān)管T2為直通方式時(shí)電流信號(hào)流向示意圖； 圖7為本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)上橋開(kāi)關(guān)管T3關(guān)斷、下橋開(kāi)關(guān)管T2 為直通、二極管D6續(xù)流時(shí)電流信號(hào)流向示意圖； 圖8為本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖9為圖8中無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩仿真波形圖； 圖10為圖8中無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的電流仿真波形圖； 圖11為圖8中無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速仿真波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰、完整地闡述，所述的實(shí)施例僅為 本發(fā)明的一部分，基于本發(fā)明中的發(fā)明要點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提 下所獲得的所有其他發(fā)明創(chuàng)造，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0009] 圖1是本發(fā)明一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)中逆變器控制電路原理圖，圖 2為逆變器控制電路的調(diào)制方式為H_PWM-L_0N的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖。如圖1、圖2可 見(jiàn)，本實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)，包括與逆變器控制電路連接的無(wú)刷直流 電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法；本實(shí)施例中，逆變器控制電路為=相全橋電壓型逆變電路， 包括IGBT功率開(kāi)關(guān)管T1、T2、T3、T4、巧和T6W及續(xù)流二極管D1、D2、D3、D4、D5和D6， 續(xù)流二極管Dl、D2、D3、D4、D5和D6分別與開(kāi)關(guān)管Tl、T2、T3、T4、巧和T6反并聯(lián)，開(kāi)關(guān)管T1、T3和巧為上橋開(kāi)關(guān)管，T4、T6和T2為下橋開(kāi)關(guān)管，無(wú)刷直流電機(jī)的=相繞組a、b、c分 別接在開(kāi)關(guān)管Tl與T4、T3與T6、巧與T2構(gòu)成的=相橋路上。本實(shí)施例中，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置 檢測(cè)方法采用下橋反并聯(lián)續(xù)流二極管法，S相全橋電壓型逆變電路的調(diào)制方式為H_PWM-L_ ON,即上橋開(kāi)關(guān)管Tl、T3和巧工作于PWM調(diào)制，下橋開(kāi)關(guān)管T4、T6和T2工作于直通模式； IGBT功率開(kāi)關(guān)管1'1^2^3^4、巧和16的工作模式為兩兩通電控制方式；在？麗調(diào)制模式 的低電平時(shí)間即PWM關(guān)斷期間，檢測(cè)未導(dǎo)通相下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2的工作狀態(tài)， 來(lái)判斷上橋開(kāi)關(guān)管Tl、T3和巧和下橋開(kāi)關(guān)管T4、T6和T2是否導(dǎo)通，若下橋反并聯(lián)二極管 D4、D6和D2不導(dǎo)通，則在該時(shí)刻延時(shí)30°電角度，就是該相上橋開(kāi)關(guān)管Tl、T3和巧的導(dǎo)通 時(shí)刻；若下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2導(dǎo)通，則在該時(shí)刻延時(shí)30°電角度，就是該相下橋開(kāi) 關(guān)管T4、T6和T2的導(dǎo)通時(shí)刻；通過(guò)檢測(cè)下橋反并聯(lián)二極管D4、D6和D2的工作狀態(tài)來(lái)確定 換相時(shí)刻，來(lái)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。
[0010] 在圖1中，當(dāng)上橋開(kāi)關(guān)管Tl和下橋開(kāi)關(guān)管T6通電時(shí)，上橋開(kāi)關(guān)管Tl工作于PWM模 式，下橋開(kāi)關(guān)管T6處于直通模式，在上橋開(kāi)關(guān)管Tl處于PWM關(guān)斷期間時(shí)，檢測(cè)下橋開(kāi)關(guān)管 T2的反并聯(lián)二極管D2的工作狀態(tài)，當(dāng)D2導(dǎo)通時(shí)，就會(huì)有無(wú)刷直流電機(jī)C相的相反電勢(shì)穿過(guò) 零點(diǎn)，此時(shí)刻延后30°電角度就是換相時(shí)刻，即關(guān)斷下橋開(kāi)關(guān)管T6,開(kāi)通下橋開(kāi)關(guān)管T2。
[0011] 圖1中，當(dāng)上橋開(kāi)關(guān)管Tl和下橋開(kāi)關(guān)管T2通電時(shí)，Tl工作于PWM模式，T2處于直 通模式，在Tl處于PWM關(guān)斷期間時(shí)，檢測(cè)下橋開(kāi)關(guān)管T6的反并聯(lián)二極管D6的工作狀態(tài)，當(dāng) D6不導(dǎo)通時(shí)，就會(huì)有無(wú)刷直流電機(jī)b相的相反電勢(shì)穿過(guò)零點(diǎn)，此時(shí)刻延后30°電角度就是換 相時(shí)刻，即關(guān)斷開(kāi)關(guān)管Tl,開(kāi)通開(kāi)關(guān)管T3。
[0012] 圖1中，當(dāng)下橋開(kāi)關(guān)管T2和上橋開(kāi)關(guān)管T3通電時(shí)，開(kāi)關(guān)管T3工作于PWM模式，T2 處于直通模式，直通模式也就是處于直接導(dǎo)通模式；在上橋開(kāi)關(guān)管T3處于PWM關(guān)斷期間時(shí)， 檢測(cè)下橋開(kāi)關(guān)管T4的反并聯(lián)二極管D4的工作狀態(tài)，當(dāng)D4導(dǎo)通時(shí)，就會(huì)有無(wú)刷直流電機(jī)a 相的相反電勢(shì)穿過(guò)過(guò)零點(diǎn)，此時(shí)刻延后30°電角度就是換相時(shí)刻，即關(guān)斷開(kāi)關(guān)管T2,開(kāi)通開(kāi) 關(guān)管T4。
[0013] 圖1中，當(dāng)上橋開(kāi)關(guān)管T3和下橋開(kāi)關(guān)管T4通電時(shí)，開(kāi)關(guān)管T3工作于PWM模式，T4 處于直通模式，在上橋開(kāi)關(guān)管T3處于PWM關(guān)斷期間時(shí)，檢測(cè)下橋開(kāi)關(guān)管T2的反并聯(lián)二極管 D2的工作狀態(tài)，當(dāng)D2不導(dǎo)通時(shí)，就會(huì)有無(wú)刷直流電機(jī)C相的相反電勢(shì)穿過(guò)過(guò)零點(diǎn)，此時(shí)刻 延后30°電角度就是換相時(shí)刻，即關(guān)斷上橋開(kāi)關(guān)管T3,開(kāi)通上橋開(kāi)關(guān)管巧。
[0014] 圖1中，當(dāng)下橋開(kāi)關(guān)管T4和上橋開(kāi)關(guān)管巧通電時(shí)，開(kāi)關(guān)管巧工作于PWM模式，T4 處于直通模式，