一种无霍尔元件的电机控制装置、方法和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种无霍尔元件的电机控制装置和方法。一种无霍尔元件的电机控制装置包括：控制芯片、前置驱动电路、驱动电路、采样电路和检测电路。一种无霍尔元件的电机控制方法利用一种无霍尔元件的电机控制装置提高了无感控制器检测转子位置的精度，并且能在电机运转情况下进行调节转子位置偏差，结构简单，稳定性高。

A motor control device, method and storage medium without Hall element

【技术实现步骤摘要】
一种无霍尔元件的电机控制装置、方法和存储介质
本专利技术涉及控制
，尤其涉及一种无霍尔元件的电机控制装置、方法和存储介质。技术背景如今，直流无刷电机在市场比重越来越大，使用控制器进行控制是直流无刷电机的特点。根据有没有霍尔传感器，可将控制器分为有感控制器和无感控制器。无感控制器是通过采集采样电阻的信号，经过放大电路放大信号，来将信号输送给芯片，此后，芯片根据内部算法，计算出转子的位置，输出合适的PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)信号，使得电机转子和电机绕组通电相序对应，从而驱动电机正常转动。由于算法精度问题，目前的无传感位置控制器算法，在计算出转子位置时存在转子位置的偏差。这种偏差，在电机运转时无法调整，只能通过在电机运转前，慢慢调整程序PWM发生信号来改善情况。转子位置和电机绕组通电不对应，会导致存在噪音，效率低等问题。目前的有传感位置控制器，通常使用位置传感器来检测电机转子位置，特别是低成本的电机经常使用一个或多个离散位置传感器(如霍尔效应元件或霍尔效应集成电路)来检测电机转子位置，并根据转子位置信号及调制算法输出各相驱动信号，进而形成旋转磁场推动转子旋转。例如对于三相电机，位置检测单元通常包括三个霍尔效应集成电路，并相隔一定电角(如120度)排列。霍尔效应集成电路根据电机转子磁场来检测转子位置并输出三相位置信号HU、HV以及HW。然而，电机的绕组呈电感特性，因此电机相电流滞后于所施加的驱动电压。为达成效率优化等控制目标，通常需要在相调制信号上施加一定的相位调整。此种有传感位置控制器的方案结构复杂，且存在价格昂贵，稳定性较差的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决的如下技术问题：设计一种无霍尔元件的电机控制方案，解决电机转子位置精度不高，转子位置偏差无法在电机运转下进行调节的技术问题。为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供一种无霍尔元件的电机控制装置，包括：控制芯片，其用于产生并输出PWM控制信号；前置驱动电路，其连接所述控制芯片，用于根据所述控制芯片提供的所述PWM控制信号输出前置驱动信号；驱动电路，其一端连接所述前置驱动电路，另一端连接电机，用于根据所述前置驱动电路提供的所述前置驱动信号输出用于驱动电机转动的驱动信号；采样电路，其一端连接所述驱动电路，另一端连接所述控制芯片，用于获取与所述驱动电路输出的所述驱动信号相关的采样信号，并将所述采样信号反馈给所述控制芯片；检测电路，其一端耦接电机，另一端连接所述控制芯片，用于获取与电机的反电动势相关的检测信号，并将所述检测信号反馈给所述控制芯片；其中，所述控制芯片还设置成，用于对比根据所述采样信号计算出来的电机的转子位置和根据所述检测信号计算出来的电机的转子位置，并根据对比结果实时调节PWM控制信号，以精确控制电机的转子位置。根据本专利技术的实施例，上述驱动电路包括由电机驱动电压驱动的U相桥电路、V相桥电路、W相桥电路；所述驱动电路输出的所述驱动信号包括用于控制所述电机的U相绕组的U相电流信号，用于控制所述电机的V相绕组的V相电流信号以及用于控制所述电机的W相绕组的W相电流信号；所述采样电路获取的所述采样信号为与所述U相电流信号、V相电流信号和W相电流信号中的至少一种驱动信号相关的采样信号。根据本专利技术的实施例，上述控制芯片的输出端包括六个输出接口，所述前置驱动电路的输入端包括用于分别与所述控制芯片的六个输出接口对应连接的六个输入接口；所述前置驱动电路的输出端包括分别与所述六个输入接口对应的六个输出接口；所述U相桥电路包括串联的HU电路模块和LU电路模块，所述HU电路模块和LU电路模块之间的连接点连接所述电机的U相绕组，以输出用于控制所述电机的U相绕组的U相电流信号；所述V相桥电路包括串联的HV电路模块和LV电路模块，所述HV电路模块和LV电路模块之间的连接点连接所述电机的V相绕组，以输出用于控制所述电机的V相绕组的V相电流信号；所述W相桥电路包括串联的HW电路模块和LW电路模块，所述HW电路模块和LW电路模块之间的连接点连接所述电机的W相绕组，以输出用于控制所述电机的W相绕组的W相电流信号；其中，所述HU电路模块、LU电路模块、HV电路模块、LV电路模块、HW电路模块和LW电路模块分别包括开关半导体元件；六个所述开关半导体元件的控制端用于分别与所述前置驱动电路的六个输出接口对应连接，每个所述开关半导体元件的另外两端并联一个二极管，并且所述二极管的电流能够以与其并联的所述开关半导体元件的电流方向的相反方向流动。根据本专利技术的实施例，上述采样电路包括采样模块和第一放大模块，所述采样模块的输入端连接所述驱动电路，所述采样模块的输出端连接所述第一放大模块的输入端，所述第一放大模块的输出端连接所述控制芯片；其中，所述第一放大模块用于对所述采样模块采集的与所述驱动电路输出的所述驱动信号相关的信号进行放大，以获得所述采样信号。根据本专利技术的实施例，上述采样模块包括一个采样电阻，所述采样电阻的第一端连接所述LU电路模块、LV电路模块和LW电路模块中的各所述二级管的阳极，所述采样电阻的第二端接地。所述第一放大模块包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一运算放大器的输出端连接所述控制芯片，所述第一运算放大器的同相端与反相端之间跨接有所述第一电阻，所述第一运算放大器的同相端通过所述第二电阻连接所述采样电阻的第一端，所述第一运算放大器的反相端通过所述第三电阻连接所述采样电阻的第二端。根据本专利技术的实施例，上述检测电路包括检测模块和第二放大模块，所述检测模块的输入端耦接所述电机，所述检测模块的输出端连接所述第二放大模块的输入端，所述第二放大模块的输出端连接所述控制芯片；其中，所述第二放大模块用于对所述检测模块测得的与电机的反电动势相关的信号进行放大，以获得所述检测信号。根据本专利技术的实施例，上述检测模块包括一个或多个绕组线圈，其与所述电机的一相绕组或多相绕组耦合。根据本专利技术的实施例，上述检测模块包括一个绕组线圈，其与所述电机的一相绕组耦合；所述第二放大模块包括第二运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻；所述第二运算放大器的输出端连接所述控制芯片，所述第二运算放大器的同相端与反相端之间跨接有所述第四电阻，所述第二运算放大器的同相端通过所述第五电阻连接所述绕组线圈的第一端，所述第二运算放大器的反相端通过所述第六电阻连接所述绕组线圈的第二端。第二方面，本专利技术还提供一种无霍尔元件的电机控制方法，包括如下步骤：根据PWM控制信号输出驱动信号，以驱动电机开始转动；获取与所述驱动信号相关的采样信号，根据所述采样信号计算电机的转子位置；获取与电机的反电动势相关的检测信号，根据所述检测信号计算电机的转子位置；将根据所述检测信号计算的电机的转子位置与根据所述采样信号计算的电机的转子位置进行对比，以判断电机的转子位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无霍尔元件的电机控制装置，其特征在于，包括：/n控制芯片，其用于产生并输出PWM控制信号；/n前置驱动电路，其连接所述控制芯片，用于根据所述控制芯片提供的所述PWM控制信号输出前置驱动信号；/n驱动电路，其一端连接所述前置驱动电路，另一端连接电机，用于根据所述前置驱动电路提供的所述前置驱动信号输出用于驱动电机转动的驱动信号；/n采样电路，其一端连接所述驱动电路，另一端连接所述控制芯片，用于获取与所述驱动电路输出的所述驱动信号相关的采样信号，并将所述采样信号反馈给所述控制芯片；/n检测电路，其一端耦接电机，另一端连接所述控制芯片，用于获取与电机的反电动势相关的检测信号，并将所述检测信号反馈给所述控制芯片；/n其中，所述控制芯片还设置成，用于对比根据所述采样信号计算出来的电机的转子位置和根据所述检测信号计算出来的电机的转子位置，并根据对比结果实时调节PWM控制信号，以精确控制电机的转子位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种无霍尔元件的电机控制装置，其特征在于，包括：
控制芯片，其用于产生并输出PWM控制信号；
前置驱动电路，其连接所述控制芯片，用于根据所述控制芯片提供的所述PWM控制信号输出前置驱动信号；
驱动电路，其一端连接所述前置驱动电路，另一端连接电机，用于根据所述前置驱动电路提供的所述前置驱动信号输出用于驱动电机转动的驱动信号；
采样电路，其一端连接所述驱动电路，另一端连接所述控制芯片，用于获取与所述驱动电路输出的所述驱动信号相关的采样信号，并将所述采样信号反馈给所述控制芯片；
检测电路，其一端耦接电机，另一端连接所述控制芯片，用于获取与电机的反电动势相关的检测信号，并将所述检测信号反馈给所述控制芯片；
其中，所述控制芯片还设置成，用于对比根据所述采样信号计算出来的电机的转子位置和根据所述检测信号计算出来的电机的转子位置，并根据对比结果实时调节PWM控制信号，以精确控制电机的转子位置。


2.根据权利要求1所述的无霍尔元件的电机控制装置，其特征在于：
所述驱动电路包括由电机驱动电压驱动的U相桥电路、V相桥电路、W相桥电路；所述驱动电路输出的所述驱动信号包括用于控制所述电机的U相绕组的U相电流信号，用于控制所述电机的V相绕组的V相电流信号以及用于控制所述电机的W相绕组的W相电流信号；
所述采样电路获取的所述采样信号为与所述U相电流信号、V相电流信号和W相电流信号中的至少一种驱动信号相关的采样信号。


3.根据权利要求2所述的无霍尔元件的电机控制装置，其特征在于：
所述控制芯片的输出端包括六个输出接口，所述前置驱动电路的输入端包括用于分别与所述控制芯片的六个输出接口对应连接的六个输入接口；所述前置驱动电路的输出端包括分别与所述六个输入接口对应的六个输出接口；
所述U相桥电路包括串联的HU电路模块和LU电路模块，所述HU电路模块和LU电路模块之间的连接点连接所述电机的U相绕组，以输出用于控制所述电机的U相绕组的U相电流信号；
所述V相桥电路包括串联的HV电路模块和LV电路模块，所述HV电路模块和LV电路模块之间的连接点连接所述电机的V相绕组，以输出用于控制所述电机的V相绕组的V相电流信号；
所述W相桥电路包括串联的HW电路模块和LW电路模块，所述HW电路模块和LW电路模块之间的连接点连接所述电机的W相绕组，以输出用于控制所述电机的W相绕组的W相电流信号；
其中，所述HU电路模块、LU电路模块、HV电路模块、LV电路模块、HW电路模块和LW电路模块分别包括开关半导体元件；六个所述开关半导体元件的控制端用于分别与所述前置驱动电路的六个输出接口对应连接，每个所述开关半导体元件的另外两端并联一个二极管，并且所述二极管的电流能够以与其并联的所述开关半导体元件的电流方向的相反方向流动。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的无霍尔元件的电机控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄润宇，高晓峰，李庆，侯海杰，王莉，钟绍民，陈东锁，
申请(专利权)人：珠海凯邦电机制造有限公司，珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44