电机的位置检测电路和方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种电机的位置检测电路及方法。所述电路包括：运算放大器及过零点检测器，所述运算放大器的同相输入端与所述电机的三相驱动信号中的一路连接，所述运算放大器的反向输入端与所述电机的三相驱动信号中的另一路连接，所述运算放大器的输出端与所述过零点检测器的输入端相连接。本发明专利技术实施例提供的电机的位置检测电路及方法提高了对电机的当前位置检测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
电机的位置检测电路和方法
本专利技术实施例涉及电机控制
，尤其涉及一种电机的位置检测电路和方法。
技术介绍
目前由于无位置传感器永磁无刷直流电机具有装配简单、运用场合广、可靠性高并且成本低等优势，得到了越来越广泛的运用。但由于其运用场合较为复杂，且该方案起动前不能直接获取电机位置信号，起动控制难度较高，在各种外界干扰下往往容易出现起动失败的情况。例如，在受外力影响的情况下，直流风机起动前可能处于正向或逆向旋转状态，而且其转速也可能存在较大差异，这种情况下就需要控制器使用恰当的位置检测方法来检测当前风机所处状态，才能保证风机的可靠起动。为了解决这样的问题，现有技术提供了一种位置及转速检测方法。该检测方法通过处理器产生50％的PWM波控制3相桥臂6只IGBT有序导通，并将由电机反电动势在3相绕组中产生的3相电流采入控制器，然后通过软件将检测到的电流信号进行阈值处理后得出电流过零点区域，进一步获取电机转子位置和转子转速信息。此检测方法中反电动势所产生电流在IGBT及其所并联续流二极管内部循环流动时，由于IGBT内部并联的二级管存在固定的导通压降，当反电动势压降小于二极管导通电压时，二极管截止，导致相电流在过零点时存在零电流钳位现象。参见图1，在过零点处会有一段保持原值趋势而形成的平台11。并且，电机反电动势越小、转速越低，此平台现象越明显、平台时间越长。同时，6只IGBT顺序切换导通的过程中也将造成过零点位置附近电流发生振荡畸变，使得过零点检测难度增加，准确性较差。而且，同时检测一个电气周期内3相电流的6处过零点，由于两过零点间只有1/6周期，检测时间区域较小，且受到过零点平台及过零点阀值区间的影响，电机转速越高，所能检测的时间区域越小，精度误差越大，严重影响电机当前转速及角度计算的准确性。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术实施例提出一种电机的位置检测电路和方法，以提高对电机的当前位置检测的准确性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种电机的位置检测电路，所述电路包括：运算放大器及过零点检测器，所述运算放大器的同相输入端与所述电机的三相驱动信号中的一路连接，所述运算放大器的反相输入端与所述电机的三相驱动信号中的另一路连接，并且所述运算放大器的输出端与所述反相输入端之间跨接有反馈电阻，所述运算放大器用于将所述电机的三相驱动信号中的一路与另一路作差，以得到重构信号；所述运算放大器的输出端与所述过零点检测器的输入端相连接，所述零点检测器用于通过检测所述重构信号的相位，判定所述电机的当前转向和当前位置。第二方面，本专利技术实施例提供了一种电机的位置检测方法，所述方法包括：将所述电机的三相驱动信号中的一路与另一路作差，以得到重构信号；通过检测所述重构信号的相位，判定所述电机的当前转向和当前位置。本专利技术实施例提供的电机的位置检测电路和方法，利用运算放大器计算电机的三相驱动信号中任意两项之间的差信号，并将所述差信号作为位置检测的重构信号，再通过识别所述重构信号的相位判定电机的当前转向和当前位置，避免了现有的位置检测方法中的零电流钳位现象，提高了电机的转向和位置检测的准确性。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是现有技术中零电流钳位现象的示意图；图2是本专利技术第一实施例提供的电机的位置检测电路的电路结构框图；图3是本专利技术第一实施例提供的电机的位置检测电路的重构信号的信号波形图；图4是本专利技术第二实施例提供的电机的位置检测电路的电路结构图；图5是本专利技术第三实施例提供的电机的位置检测方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。第一实施例本实施例提供了电机的位置检测电路的一种技术方案。参见图2，在该技术方案中，所述电机的位置检测电路包括：运算放大器21及过零点检测器22。在本专利技术中，所述电机特指永磁无刷直流电机。可以理解的是，直接驱动所述永磁无刷直流电机运转的信号是由所述永磁无刷直流电机的逆变器输出的三相驱动信号。由于逆变器中通常包含IGBT元件，而IGBT元件的导通通常需要一定的电压降。因此，导致所述三相驱动信号中的每一相在过零点位置附近都会出现平台现象，也就是过零点钳位现象。在本实施例中，将所述三相驱动信号中的一路信号与所述运算放大器的同相输入端相连接，而将所述三相驱动信号中的另一路信号与所述运算放大器的反相输入端相连接。具体的，与所述同相输入端相连接的一路信号通过与所述同相输入端相串联的同相输入电阻Ri2接入至所述运算放大器的同相输入端，而与所述反相输入端相连接的另一路信号通过与所述反相输入端相串联的反相输入电阻Ri1接入至所述运算放大器的反相输入端。而且，所述反相输入端与所述运算放大器的输出端之间还跨接有反馈电阻Rf1。同时，所述正相输入端还通过接地电阻Rf2接地。假设，所述反馈电阻Rf1的阻值与所述接地电阻Rf2的阻值相同，均为Rf，并且，所述同相输入电阻Ri2的阻值与所述反相输入电阻Ri1的阻值也相同，均为R，则所述运算放大器的输入电压，也即重构信号uo可以通过式(1)表示：其中，ui2是由所述同相输入端输入的电压信号，而ui1是由所述反相输入端输入的电压信号。由于所述三相驱动信号中每一相信号与其他两相信号之间均存在2π/3的相位差，因此无论是由所述同相输入端输入的电压信号ui2的过零点时刻，还是有所述反相输入端输入的电压信号ui1的过零点时刻，在所述重构信号中均不可能还是过零点时刻。也就是说，所述重构信号的过零点时刻既不可能与由所述同相输入端输入的电压信号ui2的过零点时刻相同，也不可能与有所述反相输入端输入的电压信号ui1的过零点时刻相同。因此，重构信号在过零点处较为平滑，不会出现平台现象。所以，依据重构信号的过零点进行电机的转向和位置的检测，其检测准确性相对于现有技术会明显提高。所述过零点检测器22通过对所述重构信号的相位检测来判断所述电机当前的转向及位置。图3示出了原始三相驱动信号Ia、Ib、Ic及所述重构信号Ia-Ib的信号波形。参见图3，所述重构信号Ia-Ib的周期与所述原始三相驱动信号Ia、Ib、Ic的周期相同，并且相位相较于所述三相驱动信号中的被减数信号Ia超前1/12周期。因此，所述过零点检测器22可以通过检测所述重构信号的连续两个过零点来判定所述电机的转向及位置。优选的，所述过零点检测器22通过检测并记录所述重构信号的两个连续的过零点的时刻，并通过式(2)计算所述电机的转速：其中，n为所述电机的转速，其单位是转/分钟。t1为检测到连续两个过零点中第一个过零点的时间，t2为检测到连续两个过零点中第二个过零点的时间。t1及t2的单位均是秒。参见图3，在用于构建所述重构信号的原始两相信号相等时，所述第三相信号的取值的绝对值应该是最大。所述过零点检测器22通过判断此时所述第三相信号的相位，可以判定所述电机的转向。另外，由于所述原始三相驱动信号相对于所述重构信号分别之后T/12、5T/12及-T/4，因此，可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机的位置检测电路，其特征在于，包括：运算放大器及过零点检测器，所述运算放大器的同相输入端与所述电机的三相驱动信号中的一路连接，所述运算放大器的反相输入端与所述电机的三相驱动信号中的另一路连接，并且所述运算放大器的输出端与所述反相输入端之间跨接有反馈电阻，所述运算放大器用于将所述电机的三相驱动信号中的一路与另一路作差，以得到重构信号；所述运算放大器的输出端与所述过零点检测器的输入端相连接，所述零点检测器用于通过检测所述重构信号的相位，判定所述电机的当前转向和当前位置。

【技术特征摘要】
1.一种电机的位置检测电路，其特征在于，包括：运算放大器及过零点检测器，所述运算放大器的同相输入端与所述电机的三相驱动信号中的一路连接，所述运算放大器的反相输入端与所述电机的三相驱动信号中的另一路连接，并且所述运算放大器的输出端与所述反相输入端之间跨接有反馈电阻，所述运算放大器用于将所述电机的三相驱动信号中的一路与另一路作差，以得到重构信号；所述运算放大器的输出端与所述过零点检测器的输入端相连接，所述零点检测器用于通过检测所述重构信号的相位，判定所述电机的当前转向和当前位置。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述三相驱动信号中的一路信号通过与所述同相输入端串联的同相输入电阻与所述同相输入端连接。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述三相驱动信号中的另一路信号通过与所述反相输入端串联的反相输入电阻与所述反相输入端连接。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述过零点检测电路通过检测所述运算放大器的输出端的输出信号的连续两个过零点计算所述电机的转速。5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述过零点检测电路根据如下公式计算所述电机的转速：其中，n...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志飞，李祖光，孙家广，张晓菲，
申请(专利权)人：珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44