三相永磁电机反电动势感测电路及应用其的驱动模块制造技术

本发明专利技术公开了一种用于三相永磁电机控制时只需采样一相的相电流和母线电压就能计算得到电机的反电动势的方法。本发明专利技术通过电机电压方程直接得到反电动势的表达式，并对表达式进行离散化处理后，再对表达式中的微分项进行滤波处理降低计算得到的反电动势的波动。本发明专利技术的反电动势计算公式可以用于估算永磁电机正弦波控制时的反电动势，控制方法简单稳定，且本发明专利技术只需要对单相的相电流进行采样，因此成本较低。成本较低。成本较低。

【技术实现步骤摘要】
三相永磁电机反电动势感测电路及应用其的驱动模块


[0001]本专利技术涉及控制转动体的旋转的技术，更具体地说，涉及一种三相永磁电机反电动势感测电路及应用其的驱动电路。

技术介绍

[0002]现有技术中，三相永磁电机为了降低控制成本，同时为了省去位置传感器的安装空间，需要使用无位置传感器控制。无位置传感器通过观测电机反电动势求出电机位置的方法是最常用的。
[0003]单相电流检测的反电动势观测方法可用于三相永磁电机无位置传感器的控制，通过电机电气关系直接求出电机反电动势。例如在图1中所示出的BLDC(无刷直流电机)的反电动势观测方法的示意图，通过电机电气关系BemfC＝(VC
‑
VCT)
‑
Rc*Ic得到C相反电动势，然后在C相悬空时进一步忽略电阻相Rc*Ic，得到BemfC＝VC
‑
VCT，这里，VC为C相端电压，VCT为电机中心点电压，该方法可以使用于BLDC电机的方波控制，当使用正弦波控制时，永磁电机三相都不悬空，使用这种方法观测反电动势会出现较大的误差。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种三相永磁电机反电动势计算方法，以解决现有的反电动势观测方法误差较大的问题。
[0005]第一方面，提供一种三相永磁电机反电动势计算方法，其特征在于，包括：
[0006]采样电路，用以获取表征其中一相的相电流的采样信号；
[0007]信号处理电路，接收所述采样信号，以根据其中一相的相电压与相电阻上的电压以及相电感上的电压的和值之间的差值，生成该相的反电动势。
[0008]优选地，所述信号处理电路包括相电感电压处理电路，用以对相电感和所述采样信号的微分的乘积进行离散化处理，以得到所述相电感上的电压。
[0009]优选地，所述信号处理电路包括相电感电压处理电路，用以对所述相电感和所述采样信号的微分的乘积进行离散化处理，再进行数字滤波处理得到所述相电感上的电压。
[0010]优选地，所述信号处理电路还包括相电压处理电路和相电阻电压处理电路；
[0011]其中，所述相电压处理电路，用以对相电压信号进行离散化处理得到所述相电压；
[0012]所述相电阻电压处理电路，用以对所述采样信号和所述相电阻的乘积进行离散化处理得到所述相电阻上的电压。
[0013]优选地，所述相电压处理电路，接收直流母线电压和三相桥臂的PWM斩波占空比，以生成所述相电压信号，所述相电压信号与所述直流母线电压成正比例关系。
[0014]优选地，a相的相电压信号Ua根据如下公式计算得到：
[0015][0016]式中Udc为直流母线电压，PWMa、PWMb、PWMc分别为三相桥臂中a相、b相、c相的PWM
斩波占空比。
[0017]优选地，当所述其中一相为a相时的反电动势与该相相电压信号、相电流的采样信号、相电阻以及相电感之间的表达式为：
[0018][0019]其中，Ea为a相的反电动势，Ua为a相的相电压信号，Ra为a相的相电阻，Ia为a相的相电流的采样信号，La为a相的相电感。
[0020]优选地，对所述表达式进行离散化处理后得到的表达式为：
[0021][0022]式中，Udc[kTs]、PWMa[kTs]、PWMb[kTs]、PWMc[kTs]、Ia[kTs]分别为第kTs采样时刻获得的直流母线电压、三相桥臂的PWM斩波占空比以及a相的相电流的采样信号，Ia[(k
‑
1)Ts为第(k
‑
1)Ts采样时刻获得的a相的相电流的采样信号。
[0023]优选地，对所述相电感和所述采样信号的微分的乘积进行离散化处理，再进行数字滤波处理包括：若将进行离散化处理后的乘积表示为La
×
Didt，则对Didt进行数字滤波处理后得到的结果为：
[0024]Didt
filter
[kTs]＝(1
‑
f)
×
Didt
filter
[(k
‑
1)Ts]+f
×
Didt[kTs][0025]其中，
[0026][0027]式中，f为数字滤波系数，且f为小于1的正数，Didt
filter
的初始值为0。
[0028]优选地，计算所述反电动势的表达式为：
[0029][0030]第二方面，提供一种三相永磁电机反电动势计算方法，其特征在于，根据当前采样时刻的直流母线电压和三相桥臂的PWM斩波占空比，以及三相中其中一相在当前采样时刻以及上一个采样时刻的相电流的采样信号获得该相的反电动势。
[0031]优选地，计算所述反电动势的表达式为：
[0032][0033]其中，
[0034][0035]各式中，Ea[kTs]、Udc[kTs]、PWMa[kTs]、PWMb[kTs]、PWMc[kTs]、Ia[kTs]分别为第
kTs采样时刻获得的a相的反电动势、直流母线电压、三相桥臂的PWM斩波占空比以及a相的相电流的采样信号，Ia[(k
‑
1)Ts为第(k
‑
1)Ts采样时刻获得的a相的相电流的采样信号，Ra为a相的相电阻，Ia为a相的相电流的采样信号，La为a相的相电感，f为数字滤波系数，且f为小于1的正数，Didt
filter
的初始值为0。
[0036]第三方面，提供一种三相永磁电机驱动模块，其特征在于，包括：
[0037]上述的三相永磁电机反电动势感测电路；以及，
[0038]控制电路，用以根据所述反电动势得到所述反电动势的过零点和电机转速，从而计算得到电机转子位置，然后根据电机转子位置和直流母线电压生成三相桥臂的PWM斩波占空比；
[0039]驱动电路，受控于所述三相桥臂的PWM斩波占空比，以使得三相永磁电机的驱动电流为正弦波电流。
[0040]本专利技术旨在提供一种用于永磁电机控制时只需采样一相的相电流和母线电压就能计算得到电机的反电动势的方法。本专利技术通过电机电压方程直接得到反电动势的表达式，并对表达式进行离散化处理后，再对表达式中的微分项进行滤波处理降低计算得到的反电动势的波动。本专利技术的反电动势计算公式可以用于估算永磁电机正弦波控制时的反电动势，控制方法简单稳定，且本专利技术只需要对单相的相电流进行采样，因此成本较低。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0042]图1为现有技术的BLDC的反电动势观测方法的示意图；
[0043]图2为依据本专利技术的一种三相永磁电机系统的电路结构图；
[0044]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，包括：采样电路，用以获取表征其中一相的相电流的采样信号；信号处理电路，接收所述采样信号，以根据其中一相的相电压与相电阻上的电压以及相电感上的电压的和值之间的差值，生成该相的反电动势。2.根据权利要求1所述的三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括相电感电压处理电路，用以对相电感和所述采样信号的微分的乘积进行离散化处理，以得到所述相电感上的电压。3.根据权利要求1所述的三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括相电感电压处理电路，用以对所述相电感和所述采样信号的微分的乘积进行离散化处理后，再进行数字滤波处理得到所述相电感上的电压。4.根据权利要求3所述的三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，所述信号处理电路还包括相电压处理电路和相电阻电压处理电路；其中，所述相电压处理电路，用以对相电压信号进行离散化处理得到所述相电压；所述相电阻电压处理电路，用以对所述采样信号和所述相电阻的乘积进行离散化处理得到所述相电阻上的电压。5.根据权利要求4所述的三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，所述相电压处理电路，接收直流母线电压和三相桥臂的PWM斩波占空比，以生成所述相电压信号，所述相电压信号与所述直流母线电压成正比例关系。6.根据权利要求4所述的三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，a相的相电压信号Ua根据如下公式计算得到：式中Udc为直流母线电压，PWMa、PWMb、PWMc分别为三相桥臂中a相、b相、c相的PWM斩波占空比。7.根据权利要求6所述的三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，当所述其中一相为a相时的反电动势与该相相电压信号、相电流的采样信号、相电阻以及相电感之间的表达式为：其中，Ea为a相的反电动势，Ua为a相的相电压信号，Ra为a相的相电阻，Ia为a相的相电流的采样信号，La为a相的相电感。8.根据权利要求7所述的三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，对所述表达式进行离散化处理后得到的表达式为：式中，Udc[kTs]、PWMa[kTs]、PWMb[kTs]、PWMc[kTs]、Ia[kTs]分别为第kTs采样时刻获得的直流母线电压、三相桥臂的PWM斩波占空比以及a相的相电流的采样信号，Ia[(k
‑
1)Ts
为第(k
‑
1)Ts采样时刻获得的a相的相电流的采样信号。9.根据权利要求8所述的三相永磁电机反电动势感测电路，其特征在于，对所述相电感和所述采样信号的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟臻峰，黄晓冬，黄新建，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：