无刷直流电机反电动势过零点检测方法技术

本发明专利技术公开了一种无刷直流电机反电动势过零点检测方法，通过计时单元同步PWM周期中断，同时ADC模块开始采集无刷直流电机内部A、B、C三相相电压，在PWM

【技术实现步骤摘要】
无刷直流电机反电动势过零点检测方法
[0001]
本专利技术涉及无刷电机领域，尤其涉及一种无刷直流电机反电动势过零点检测方法。
[0002]
技术介绍
在无刷直流电机无传感器驱动控制
中，无刷直流电机的运行过程可包括转子预定位阶段、低速运行阶段和中高速运行阶段。现有技术中，一般通过检测悬空相反电动势是否过零，来进行换相操作：采用ADC模块在每个PWM控制周期采样一次无刷直流电机悬空相的相电压，然后将采样结果与参考电压进行比较判断是否发生过零。
[0003]由于反电动势在PWM
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ON中明显存在，ADC模块只在PWM
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ON阶段中采集，一旦反电动势真实过零点发生在PWM
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OFF时，会发生过零点时间判断的滞后，尤其是在无刷直流电机高速（10万转以上）运行过程中，一个换相间隔内的PWM周期的个数较少，反电势过零检测滞后可能会导致无刷直流电机换相滞后，极易引起电机效率的降低甚至造成电机失步后异常停机。
[0004]因此，有必要设计一种无刷直流电机反电动势过零点检测方法，以解决上述问题。
[0005]
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种无刷直流电机反电动势过零点检测方法，用于检测悬空相反电动势过零点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无刷直流电机反电动势过零点检测方法，用于检测悬空相反电动势过零点，包括如下步骤：S1：计时单元同步PWM周期中断，同时ADC模块开始采集无刷直流电机内部A、B、C三相相电压，其中，无刷直流电机采用“两相导通三相六状态”方式运行，每个工作状态只有两相导通，第三相处于悬空状态；S2：进入PWM
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ON时间段，所述ADC模块采集两导通相相电压及悬空相反电动势，并存储于存储单元中；S3：在PWM
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ON时间段，根据悬空相反电动势处于上升沿阶段或下降沿阶段，通过运算模块比较所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势与两导通相线电压一半的大小，判断出悬空相反电动势是否过零，若已过零，则进入过零处理程序，完毕后返回S1；若未过零，进入PWM
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OFF时间段的反电动势过零预判程序；S4：进入反电动势过零预判程序：以所述PWM
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ON时间段内所述ADC模块采集的最后两次悬空相反电动势差值为基准，通过所述运算模块计算出：在所述ADC模块在PWM
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ON时间段内采集最后一次悬空相反电动势所在的时间点到达悬空相反电动势等于两导通相线电压一半的时间点之间，所述ADC模块需采集三相相电压的次数；S5：通过运算模块比较所述ADC模块需采集三相相电压的次数与所述ADC模块在PWM
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OFF时间段预采集三相相电压的次数，判断出悬空相反电动势是否在PWM
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OFF阶段中过零，完毕后返回S1。
[0007]进一步地，所述步骤S1中，所述计时单元读取PWM
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ON持续时间T1、PWM
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OFF持续时间T2及所述ADC模块采集无刷直流电机A、B、C三相相电压的中断周期t；所述步骤S2中，通过所述运算模块调用所述计时单元中的T1数值，以公式“N=T1/t”计算出所述ADC模块在T1时间段内需采集所述三相相电压的次数N；所述步骤S3中，当N=1时，所述ADC模块仅采集一次三相相电压，在所述悬空相反电动势处于上升沿阶段中，若悬空相反电动势大于等于两导通相线电压一半时，则进入过零处理程序，完毕后返回S1，若悬空相反电动势小于两导通相线电压一半时，直接返回S1；在悬空相反电动势处于下降沿阶段中，若悬空相反电动势小于等于两导通相线电压一半时，进入过零处理程序，完毕后返回S1，若悬空相反电动势大于两导通相线电压一半时，直接返回S1；当N≥2时，在所述悬空相反电动势处于上升沿阶段中，当所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势大于等于两导通相线电压一半时，判断出悬空相反电动势已过零，进入过零处理程序，完毕后返回S1；当所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势小于两导通相线电压一半时，进入S4；在所述悬空相反电动势处于下降沿阶段中，当所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势小于等于两导通相线电压一半时，判断出悬空相反电动势已过零，进入过零处理程序，完毕后返回S1；当所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势大于两导通相线电压一半时，进入S4；所述步骤S4中，通过所述运算模块调用所述计时单元中的T2数值，以公式“P=T2/t”计算出所述ADC模块在T2时间段内预采集三相相电压的次数P，以所述PWM
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ON时间段内所述ADC模块采集的最后两次悬空相反电动势差值的绝对值Vt为基准，计算出所述ADC模块在PWM
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ON时间段内采集最后一次悬空相反电动势所在的时间点到达悬空相反电动势等于两导通相线电压一半的时间点之间，所述ADC模块需采集三相相电压的次数Q，其中，Q等于所述ADC模块在PWM
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ON时间段内采集最后一次悬空相反电动势与两导通相线电压一半差值的绝对值，再除以Vt；所述步骤S5中，当Q＞P时，返回S1；当Q≤P时，判断出悬空相反电动势在PWM
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OFF阶段中过零，且得知所述ADC模块在PWM
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OFF阶段采集悬空相反电动势在第Q次中断发生反电动势过零，进入过零处理程序，完毕后返回S1。
[0008]进一步地，该方法基于无刷直流电机反电动势过零点检测电路，此电路包括直流电源、三相逆变器、无刷直流电机及控制器，所述直流电源与所述三相逆变器电连接并用于驱动所述无刷直流电机，所述控制器通过功率驱动模块与所述三相逆变器电连接，用于控制所述无刷直流电机进行换相。
[0009]进一步地，所述控制器包括所述ADC模块、与所述ADC模块电连接的所述存储单元、与所述存储单元电连接的所述运算模块、与所述运算模块电连接的PWM控制模块及所述计时单元，所述ADC模块与所述三相逆变器电连接，用于采集所述无刷直流电机在一个PWM周期内两导通相相电压及悬空相反电动势，并存储于所述存储单元中；所述运算模块，用于判断所述PWM周期内的悬空相反电动势过零点，并将反电动势过零信号传递至所述PWM控制模块中；所述PWM控制模块电连接于所述功率驱动模块，用于控制所述三相逆变器的开关管通断以驱动无刷直流电机运行；
所述计时单元电连接于所述PWM控制模块及所述ADC模块，用于读取所述PWM控制模块中的PWM波占空比数据，并记下PWM
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ON持续时间T1，PWM
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OFF持续时间T2，并用于控制所述ADC模块采集三相相电压时中断周期t。
[0010]进一步地，所述ADC模块通过电压采样电路与所述三相逆变器电连接，所述三相逆变器包括上桥开关管Q1～Q3、下桥开关管Q4～Q6，所述上桥开关管Q1～Q3漏极均电连接于直流电源正极，所述下桥开关管Q4～Q6源极均电连接于直流电源负极，所述上桥开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机反电动势过零点检测方法，其特征在于：用于检测悬空相反电动势过零点，包括如下步骤：S1：计时单元同步PWM周期中断，同时ADC模块开始采集无刷直流电机A、B、C三相相电压，其中，无刷直流电机采用“两相导通三相六状态”方式运行，每个工作状态只有两相导通，第三相为悬空相；S2：进入PWM
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ON时间段，所述ADC模块采集两导通相相电压及悬空相反电动势，并存储于存储单元中；S3：在PWM
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ON时间段，根据悬空相反电动势处于上升沿阶段或下降沿阶段，通过运算模块比较所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势与两导通相线电压一半的大小，判断出悬空相反电动势是否过零，若已过零，则进入过零处理程序，完毕后返回S1；若未过零，进入PWM
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OFF时间段的反电动势过零预判程序；S4：进入反电动势过零预判程序：以所述PWM
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ON时间段内所述ADC模块采集的最后两次悬空相反电动势差值为基准，通过所述运算模块计算出在所述ADC模块在PWM
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ON时间段内采集最后一次悬空相反电动势所在的时间点到达悬空相反电动势等于两导通相线电压一半的时间点之间，所述ADC模块需采集三相相电压的次数；S5：通过运算模块比较所述ADC模块需采集三相相电压的次数与所述ADC模块在PWM
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OFF时间段预采集三相相电压的次数，判断出悬空相反电动势是否在PWM
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OFF阶段中过零，完毕后返回S1。2.根据权利要求1所述的无刷直流电机反电动势过零点检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述计时单元读取PWM
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ON持续时间T1、PWM
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OFF持续时间T2及所述ADC模块采集无刷直流电机A、B、C三相相电压的中断周期t；所述步骤S2中，通过所述运算模块调用所述计时单元中的T1数值，以公式“N=T1/t”计算出所述ADC模块在T1时间段内需采集所述三相相电压的次数N；所述步骤S3中，当N=1时，所述ADC模块仅采集一次三相相电压，在所述悬空相反电动势处于上升沿阶段中，若悬空相反电动势大于等于两导通相线电压一半时，则进入过零处理程序，完毕后返回S1，若悬空相反电动势小于两导通相线电压一半时，直接返回S1；在悬空相反电动势处于下降沿阶段中，若悬空相反电动势小于等于两导通相线电压一半时，进入过零处理程序，完毕后返回S1，若悬空相反电动势大于两导通相线电压一半时，直接返回S1；当N≥2时，在所述悬空相反电动势处于上升沿阶段中，当所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势大于等于两导通相线电压一半时，判断出悬空相反电动势已过零，进入过零处理程序，完毕后返回S1；当所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势小于两导通相线电压一半时，进入S4；在所述悬空相反电动势处于下降沿阶段中，当所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势小于等于两导通相线电压一半时，判断出悬空相反电动势已过零，进入过零处理程序，完毕后返回S1；当所述ADC模块采集的最后一次悬空相反电动势大于两导通相线电压一半时，进入S4；所述步骤S4中，通过所述运算模块调用所述计时单元中的T2数值，以公式“P=T2/t”计算出所述ADC模块在T2时间段内预采集三相相电压的次数P，以所述PWM
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ON时间段内所述ADC模块采集的最后两次悬空相反电动势差值的绝对值Vt为基准，计算出所述ADC模块在
PWM
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ON时间段内采集最后一次悬空相反电动势所在的时间点到达悬空相反电动势等于两导通相线电压一半的时间点之间，所述ADC模块需采集三相相电压的次数Q，其中，Q等于所述ADC模块在PWM
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ON时间段内采集最后一次悬空相反电动势与两导通相线电压一半差值的绝对值，再除以Vt；所述步骤S5中，当Q＞P时，返回S1；当Q≤P时，判断出悬空相反电动势在PWM
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OFF阶段中过零，且得知所述ADC模块在PWM
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OFF阶段采集悬空...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚雨华，
申请(专利权)人：江苏东成工具科技有限公司，
类型：发明
国别省市：