一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统，其驱动电路包括U相驱动开关管、V相驱动开关管以及W相驱动开关管，各相驱动开关管包括串接的上开关管和下开关管，各开关管的信号输入端接入电机控制器输出的驱动信号；其中，在单个通电周期内对各开关管进行分步方波驱动，通过向开关管注入相同的高频PWM信号使得每相的上开关管和下开关管分别进行间隔式导通,在各相下开关管开通的同时，分别采样检测其对应相的下开关管产生的相电流；通过比较各相电流值大小来判断转子所处的绕组相位置；本发明专利技术在没有传感器的前提下实现对直流无刷电机的方波有感控制效果，结构简单且不需耗费繁杂的计算工作量。不需耗费繁杂的计算工作量。不需耗费繁杂的计算工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统


[0001]本专利技术属于直流无刷电机的驱动控制技术，具体涉及了一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统。

技术介绍

[0002]在直流无刷电机的方波驱动控制中，启动的可靠性尤为重要。然而在没有传感器的情况下，因为无法获得转子初始启动位置，只能强制电机转子从某个位置启动，但是强制启动会容易造成启动反转或启动失败的问题。因此，申请人希望寻求在没有传感器的情况下，获取直流无刷电机的转子初始位置，进而实现对方波有感控制效果。
[0003]高频注入法被广泛应用于采用正旋波控制的永磁同步电机的无感控制中，由于驱动控制技术的差异，因而无法直接应用于直流无刷电机的方波驱动控制中。
[0004]因此，本申请人希望寻求技术方案来实现对直流无刷电机的转子初始位置检测。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统，在没有传感器的前提下实现对直流无刷电机的方波有感控制效果，结构简单且不需耗费繁杂的计算工作量。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统，所述直流无刷电机采用方波驱动，其驱动电路包括U相驱动开关管、V相驱动开关管以及W相驱动开关管，各相驱动开关管包括串接的上开关管和下开关管，各开关管的信号输入端接入电机控制器输出的驱动信号，且上开关管和下开关管之间的连接点作为向直流无刷电机绕组输出的相电流输出端；其中，在单个通电周期内对各开关管进行分步方波驱动，通过向开关管注入相同的高频PWM信号使得每相的上开关管和下开关管分别进行间隔式导通，在各相下开关管开通的同时，分别采样检测其对应相的下开关管产生的相电流；通过比较各相电流值大小来判断转子所处的绕组相位置。
[0008]优选地，所述上开关管采用P型MOS管，所述下开关管采用N型MOS管。
[0009]优选地，所述方波驱动采用6步方波驱动，在单个通电周期内每个开关管连续开通2个1/6周期。
[0010]优选地，所述方波驱动采用12步方波驱动，在单个通电周期内每个开关管连续开通2个1/12周期。
[0011]优选地，在各相下开关管开通的同时，向其注入若干个相同的高频PWM信号，用于增大其对应相的下开关管产生的相电流值，利于增加各相电流值之间的差异。
[0012]优选地，通过向开关管注入若干个相同的高频PWM信号使得每相的上开关管和下开关管分别进行间隔式导通，用于增大其对应相的下开关管产生的相电流值，利于增加各相电流值之间的差异。
[0013]优选地，所述采样电阻包括并联的第一采样电阻和第二采样电阻，同时在采样电阻两端并联过流检测滤波电路。
[0014]优选地，所述下开关管输入电源与各相下开关管的电源输入端之间依次设有第一偏置电阻和第二偏置电阻，在第一偏置电阻和第二偏置电阻之间设置接地的滤波电容，同时第二偏置电阻与各相下开关管的电源输入端之间的连接点作为采样电阻的输入端。
[0015]优选地，电机控制器预先对采样电路进行offset校准，在offset校准时关闭下开关管输入电源，得到offset的电流基准值，用于消除在相电流采样时产生的偏置电流。
[0016]优选地，所述高频PWM信号的频率为100-2000Hz。
[0017]本专利技术利用了直流无刷电机转子在磁场中不同位置的时候，其绕组电感的电感量会存在差异，而不同的电感量在相同的脉冲电压下形成的电流大小也会存在差异，具体表现为：当电感越小时电流峰值会越大，反之电感越小电流峰值会越小，因此，本申请利用直流无刷电机的分步方波驱动技术，来分别读取各相绕组导通时产生的电流峰值，同时电流峰值比较来快速判定转子所在的绕组相位置，在没有传感器的前提下实现对直流无刷电机的方波有感控制效果，结构简单且不需耗费繁杂的计算工作量。
附图说明
[0018]图1是本专利技术具体实施方式中的驱动电路结构图；
[0019]图2是本专利技术具体实施方式中检测得到的U相电流脉冲信号波形图的示波器界面；
[0020]图3是图2中U相电流脉冲信号波形图的局部放大图。
具体实施方式
[0021]本专利技术实施例公开了一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统，直流无刷电机采用方波驱动，其驱动电路包括U相驱动开关管、V相驱动开关管以及W相驱动开关管，各相驱动开关管包括串接的上开关管和下开关管，各开关管的信号输入端接入电机控制器输出的驱动信号，且上开关管和下开关管之间的连接点作为向直流无刷电机绕组输出的相电流输出端；其中，在单个通电周期内对各开关管进行分步方波驱动，通过向开关管注入相同的高频PWM信号使得每相的上开关管和下开关管分别进行间隔式导通，在各相下开关管开通的同时，分别采样检测其对应相的下开关管产生的相电流；通过比较各相电流值大小来判断转子所处的绕组相位置。
[0022]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0023]请参见图1所示，一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统，直流无刷电机采用方波驱动，其驱动电路包括U相驱动开关管、V相驱动开关管以及W相驱动开关管，各相驱动开关管包括串接的上开关管和下开关管，各开关管的信号输入端接入电机控制器输出的驱动信号(分别为DRH1、DRL1、DRH2、DRL2、DRH3、DRH3，在本实施例进行转子初始位置检测时，向其输入如下文所述的高频PWM信号)，且上开关管和下开关管之间的连接点作为向直流无
刷电机绕组输出的相电流输出端；其中，在单个通电周期内对各开关管进行分步方波驱动，通过向开关管注入相同的高频PWM信号使得每相的上开关管和下开关管分别进行间隔式导通，在各相下开关管开通的同时，分别检测其对应相的下开关管产生的相电流；通过比较各相电流值大小来判断转子所处的绕组相位置；
[0024]优选地，在本实施方式中，上开关管采用P型MOS管，，其源极(电源输入端)分别接入输入电源+VIN，下开关管采用N型MOS管，图1中型号均标记为COMPLE-MOS_1；属于本领域公知常识的是，各开关管的栅极(信号输入端)之间设有分压电阻(如图1中的R17，R18，R19，R21，R22，R23)，以及其源极和栅极之间设有偏置电阻(如图1中的R14，R15，R16，R24，R26，R27)；
[0025]具体优选地，在本实施方式中，方波驱动采用6步方波驱动，具体驱动顺序为：
[0026]第1步：导通U相上开关管Q4B+W相下开关管Q2A；；第2步：导通V相上开关管Q3B+W相下开关管Q2A；第3步：V相上开关管Q3B+U相下开关管Q4A；第4步：W相上开关管Q2B+U相下开关管Q4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机的转子初始位置检测系统，其特征在于，所述直流无刷电机采用方波驱动，其驱动电路包括U相驱动开关管、V相驱动开关管以及W相驱动开关管，各相驱动开关管包括串接的上开关管和下开关管，各开关管的信号输入端接入电机控制器输出的驱动信号，且上开关管和下开关管之间的连接点作为向直流无刷电机绕组输出的相电流输出端；其中，在单个通电周期内对各开关管进行分步方波驱动，通过向开关管注入相同的高频PWM信号使得每相的上开关管和下开关管分别进行间隔式导通，在各相下开关管开通的同时，分别采样检测其对应相的下开关管产生的相电流；通过比较各相电流值大小来判断转子所处的绕组相位置。2.根据权利要求1所述的转子初始位置检测方法，其特征在于，所述上开关管采用P型MOS管，所述下开关管采用N型MOS管。3.根据权利要求1或2所述的转子初始位置检测方法，，其特征在于，所述方波驱动采用6步方波驱动，在单个通电周期内每个开关管连续开通2个1/6周期。4.根据权利要求1或2所述的转子初始位置检测方法，，其特征在于，所述方波驱动采用12步方波驱动，在单个通电周期内每个开关管连续开通2个1/12周期。5.根据权利要求1或2所述的转子初始位置检测方法，，其特征在于，通过向开关管注入若干个相同的高频PWM信号使得每相的上开关管和下开...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，浦晖，严洪浩，
申请(专利权)人：无锡同方聚能控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：