无刷直流电机有感控制方法及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无刷直流电机有感控制方法，控制模块获取电机运转时的霍尔信号，记录并存储霍尔信号的跳变沿和相邻相序的换相时间，输出经处理的PWM信号；三相全桥逆变电路根据控制模块输出的PWM信号控制电机运转；当电机出现某一缺相时，控制模块通过霍尔信号确定缺相相位，在检测到缺相相位前一相位的霍尔信号跳变沿时，直接换相至当前缺相相位，然后根据此前记录的相邻相序的换相时间，进行预测换相，切换至霍尔信号可测相位，该发明专利技术解决了由于电机反馈信号缺相时带来的停转问题，可以让电机在反馈信号缺相时继续运转。电机在反馈信号缺相时继续运转。电机在反馈信号缺相时继续运转。

【技术实现步骤摘要】
无刷直流电机有感控制方法及控制装置


[0001]本专利技术属于电机控制领域，具体涉及一种无刷直流电机有感控制方法及控制装置。

技术介绍

[0002]无刷直流电机（BLDC）具有体积小、效率高、噪音小、损耗小等特点，在小型电动工具、智能家居和医疗设备等领域应用越来越广泛。
[0003]目前BLDC的控制方式可以分为有传感器控制和无传感器控制。有传感器控制的BLDC电机在运行过程中，由于电气老化、外界干扰或线路松动等情况会导致控制回路中反馈信号缺失，如霍尔信号缺失，导致缺相故障。当发生缺相故障时，会导致电流增加，电机抖动，严重情况下会出现电路烧毁的情况。
[0004]现有技术中，有通过比较实时相电压与设定电压大小，并通过记录比较结果的计数来判断是否缺相的方法，该方法中，若检测到缺相故障，会进行停机操作，不能适应高可靠性需求的伺服系统要求。
[0005]也有BLDC电机在正常情况下以六相十二状态导通，在出现缺相故障后以三相六状态方式导通，以实现检测到缺相故障的同时保证电机平稳运行的方案，但要求电机必须具有两套三相定子绕组。
[0006]因此，提供一种精度高、适用范围更广的BLDC电机缺相控制装置及控制方法十分必要。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种无刷直流电机有感控制方法及电机控制装置。
[0008]本专利技术解决现有技术中存在的问题所使用的技术方案为：一种无刷直流电机有感控制方法：控制模块获取电机运转时的霍尔信号，记录并存储霍尔信号的跳变沿和相邻相序的换相时间，输出经处理的PWM信号；三相全桥逆变电路根据控制模块输出的PWM信号控制电机运转；当电机出现某一缺相时，控制模块通过霍尔信号确定缺相相位，在检测到缺相相位前一相位的霍尔信号跳变沿时，直接换相至当前缺相相位，然后根据此前记录的相邻相序的换相时间，进行预测换相，切换至霍尔信号可测相位。
[0009]进一步地，控制模块包括处理器、霍尔信号捕捉单元、PWM信号输出单元、六步换相单元和H桥控制单元。
[0010]进一步地，霍尔信号捕捉单元用于捕捉电机霍尔信号，将其发送给处理器；处理器中预先设置有控制模块中各单元的配置信息，包括：PWM输出单元输出信号的频率与占空比；六步换相单元中，每一个换相状态对应的PWM调制模式和换相时对应检测
的输入信号的跳变沿；霍尔信号捕获单元对于信号极性的捕获；H桥控制单元中的初始化输出；以及发生中断时，进入中断任务中应执行的操作；处理器用于根据接收到的霍尔信号，判断电机当前相位，并将当前相位信息发送给六步换相单元；六步换相单元记录并存储相邻相序的换相时间，六步换相单元根据接收到的当前相位信息，输出符合当前相序的PWM调制信号给H桥控制单元；PWM信号输出单元用于根据预先配置，输出PWM信号给H桥控制单元；H桥控制单元用于根据六步换相单元发送的PWM调制信号，完成模式配置，以PWM信号单元输出的PWM信号为输入源，输出六路PWM信号给三相全桥逆变电路；三相全桥逆变电路用于根据接收到的六路PWM信号控制电机运转。
[0011]进一步地，当出现缺相时，所述处理器根据所述霍尔信号捕捉单元捕捉到的霍尔信号，判断缺相相位；所述处理器检测缺相相位前一相的上升沿和下降沿，在检测到缺相相位前一相的跳变沿后，所述处理器根据预先配置的程序控制所述六步换相单元，将相序切换至当前缺相相序，并将新的PWM调制控制信号送至所述H桥控制单元，输出与当前缺相相序相匹配的PWM信号；同时所述六步换相单元开始计数，待计数时间满足所述六步换相单元此前存储的相邻相序的换相时间时，所述处理器控制所述六步换相单元输出强制换相信号和PWM调制信号给所述H桥控制单元，输出新的PWM信号送至所述三相全桥逆变电路，同时所述六步换相单元将相序状态由缺相相序切换至缺相相序的下一相序；当缺相持续存在时，重复上述过程。
[0012]进一步地，处理器根据霍尔信号捕捉单元捕捉到的霍尔信号判断缺相相位的方法是，霍尔信号捕捉单元每捕捉到跳变沿即产生一次中断；处理器记录中断信号，当出现某一缺相时，缺相相位的电平不出现跳变，处理器根据此前记录的中断信号，判断具体缺相相位。
[0013]本专利技术还提供一种使用上述任一项所述的无刷直流电机有感控制方法的电机控制装置，包括处理器、霍尔信号捕捉单元、PWM信号输出单元、六步换相单元、H桥控制单元、三相全桥逆变电路，霍尔检测电路；电机的霍尔传感器输出端与霍尔检测电路输入端连接，霍尔信号捕捉单元的输入端与霍尔检测电路的输出端连接，霍尔信号捕捉单元的输出端与处理器连接；处理器的输出端分别与PWM信号输出单元的输入端、六步换相单元的输入端、H桥控制单元的输入端连接；H桥控制单元的第一输入端与PWM信号输出单元的输出端连接；H桥控制单元的第二输入端与六步换相单元的输出端连接；H桥控制单元的输出端与三相全桥逆变电路的输入端连接；三相全桥逆变电路的输出端与电机连接。
[0014]进一步地，PWM信号输出单元为一定时器。
[0015]与现有技术相比，本专利技术技术方案的优势在于：电机在有感运行过程中出现缺相时，仍可以正常运转，无需停机处理；基于有感控制的缺相检测与强制换相，提高了电机控制的精确度。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种无刷直流电机有感控制方法的基本流程图。
[0017]图2为本专利技术实施例提供的电机控制装置的基本结构图。
[0018]图3为本专利技术实施例提供的一种无刷直流电机有感控制方法中的霍尔信号变化示意图。
实施方式
[0019]以下将通过具体实施方式和附图说明，对本专利技术进行进一步的说明。
[0020]无刷直流电机（BLDC）的控制方式可以分为有传感器控制和无传感器控制。在有感控制方式中，传感器一般使用光电编码器或霍尔传感器。本专利技术中的无刷直流电机所使用的传感器为霍尔传感器。
[0021]霍尔信号的变化规律为每相邻两相的上升沿跳变或下降沿跳变之间的间隔为120度电角度的时间，每个相序的电平持续时间为180度电角度时间，则输出按照HALLU、HALLV、HALLW的顺序共有六种变化：001、101、100、110、010、011，整理后为HALL1，HALL5，HALL4，HALL 6，HALL 2，HALL 3共六种相序。根据六种相序之间的变化规律可以看出，在每两个相序变化时总是会存在一相电平跳变，例如在HALL4切换至HALL6时会存在HALLV上升沿的跳变，HALL2切换至HALL3时会存在HALLW上升沿的跳变。
[0022]出现HALLU缺相时，三相电平信号为：001、001、000、010、010、011；出现HALLV缺相时，三相电平信号为：001、101、100、100、000、001；出现HALLW缺相时，三相电平信号为：000、100、100、110、010、010。观察缺相时的电平变化会发现，缺相时六种相序会存在相同的电平信号从而无法利用跳变沿的变化来实现相序的切换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机有感控制方法，其特征在于，控制模块获取电机运转时的霍尔信号，记录并存储霍尔信号的跳变沿和相邻相序的换相时间，输出经处理的PWM信号；三相全桥逆变电路根据控制模块输出的PWM信号控制电机运转；当电机出现某一缺相时，控制模块通过霍尔信号确定缺相相位，在检测到缺相相位前一相位的霍尔信号跳变沿时，直接换相至当前缺相相位，然后根据此前记录的相邻相序的换相时间，进行预测换相，切换至霍尔信号可测相位。2.根据权利要求1所述的无刷直流电机有感控制方法，其特征在于，所述控制模块包括处理器、霍尔信号捕捉单元、PWM信号输出单元、六步换相单元和H桥控制单元。3.根据权利要求2所述的无刷直流电机有感控制方法，其特征在于，所述霍尔信号捕捉单元用于捕捉电机霍尔信号，将其发送给所述处理器；所述处理器中预先设置有所述控制模块中各单元的配置信息；所述处理器用于根据接收到的霍尔信号，判断电机当前相位，并将当前相位信息发送给所述六步换相单元；所述六步换相单元根据霍尔信号的跳变，记录并存储相邻两个跳变沿之间的时间，用做换相时间；所述六步换相单元根据接收到的当前相位信息，输出符合当前相序的PWM调制信号给所述H桥控制单元；所述PWM信号输出单元用于根据预先配置，输出PWM信号给所述H桥控制单元；所述H桥控制单元用于根据所述六步换相单元发送的PWM调制信号，完成模式配置，以所述PWM信号输出单元输出的PWM信号为输入源，输出六路PWM信号给所述三相全桥逆变电路；所述三相全桥逆变电路用于根据接收到的六路PWM信号，生成三相正弦波控制电机运转。4.根据权利要求3所述的无刷直流电机有感控制方法，其特征在于，当出现缺相时，所述处理器根据所述霍尔信号捕捉单元捕捉到的霍尔信号，判断缺相相位；所述处理器检测缺相相位前一相的上升沿和下降沿，在检测到缺相相位前一相的跳变沿后，所述处理器根据预先配置的程序控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐华昊，罗钜元，
申请(专利权)人：西安恩狄集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：