本发明专利技术公开了一种无刷直流电机相序检测方法，涉及无刷直流电机技术领域。本发明专利技术方法基于无刷直流电机运行原理以及磁势合成原理，采用固定定子磁势将转子定位，通过读取霍尔位置传感器信号，获得转子位置，从而确定定子磁势与转子位置的关系。本发明专利技术还公开了一种刷直流电机相序检测装置，该装置包括计算处理模块、电机驱动模块以及人机接口模块；所述人机接口模块包括输入单元和输出显示单元；所述电机驱动单元为三相逆变桥式结构；计算处理模块分别与电机驱动模块、输入单元及输出显示单元信号连接。相比现有技术，本发明专利技术具有结构简单、使用方便、成本低等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无刷直流电机
，具体涉及一种便携式无刷直流电机霍尔相 序检测方法及装置。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术、微电子技术以及新型磁性材料的发展，无刷直流 电机(BLDCM)以其独到的体积小、重量轻、效率高、力矩大、调速性能好等优点在 数控机床、机器人、电动车、家电、办公自动化设备等领域获得了广泛的应用。相对于 普通直流电机无刷直流电机具有结构简单、维护方便、寿命长、无换相火花等优点；相 对于交流异步电机具有控制简单、无励磁损耗、功率因数高等优点。无刷直流电动机基 本结构包括永磁同步电机本体和转子霍尔位置传感器。传统有刷直流电机永磁体磁极或 励磁绕组位于定子上，电枢位于转子上，它通过碳刷和换向器进行换相，无需控制器干 预。无刷直流电机磁极通常采用具有高剩余磁感应强度和大矫顽力的稀土永磁材料，且 位于转子之上，每对磁极各占180°电角度；而电枢位于定子上，通过通入三相交变电 流，产生旋转磁势，驱动转子旋转。由于取消了定子和换向器结构，无刷直流电机控制 器必须能获悉当前转子的位置，以控制磁势的方向，从而使电动机持续旋转。常用的转 子位置检测器件为锁定型霍尔位置传感器，鉴于控制器复杂度和成本的考虑，无刷直流 电机通常为三相结构，而霍尔位置传感器数目与电机相数相等，相隔120°电角度均勻分 布，因此普通无刷直流电机上通常装有三个霍尔位置传感器，用于指示当前转子位置。 霍尔位置传感器输出信号在磁极方向变化时翻转。由于霍尔位置传感器间隔120°电角 度，而每个磁极占180°电角度，也即不会出现三个霍尔传感器位于同一磁极下的情况， 对应于传感器输出信号也即三路信号不可能相同。因此，对于霍尔传感器为120°电角度 间隔安装的无刷直流电机，三路传感器信号HC,HB,HA只可能在“001” “110” (二 进制)六个数字范围内变化，每个霍尔信号持续60°电角度。如出现异常数据，说明传 感器安装错误或已损坏。电机控制器通过读取这三路传感器信号来不断地控制定子磁场 方向，从而驱动电机旋转。无刷直流电机控制系统为了提高绕组利用率并获得较好的转矩特性，其主电路 主要采用三相全桥结构，导通方式为“两两导通”(每次开通两个开关管)。采用该种 拓扑，通过不同的开关组合即可产生不同的磁势，因此，只要获得传感器信号与开关组 合的正确对应关系，也即换相表，就可以驱动电机可靠旋转。若换相表错误，极有可能 导致电机堵转，使电机绕组承受很大的电流，造成电机控制器甚至电机的损坏。因此， 对于无刷直流电机驱动控制系统而言，换相表的正确性至关重要。有学者采用反电动势 波形观测法来获得换相表用转动电机，然后通过观察波形的先后顺序来确定相序，这 种方法操作复杂，准确度低，且需配备示波器等高档仪器。另外，有些电动自行车控制 器研发工程师采用发光二极管指示来确定霍尔相序转动电机，使电机发电，然后观测 三个相线所对应的发光二极管的亮灭顺序。这种方法不需要配备昂贵的示波器，操作相对容易，但相序不能够直观体现，准确度也偏低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有无刷直流电机霍尔相序检测方法的不 足，提供一种简便实用的无刷直流电机霍尔相序检测方法及装置。该方法基于无刷直流 电机运行原理以及磁势合成原理，采用固定定子磁势将转子定位，通过读取霍尔位置传 感器信号，获得转子位置，从而确定定子磁势与转子位置的关系。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题一种无刷直流电机霍尔相序检测方法，所述无刷直流电机包括用于检测电机转子位 置的霍尔传感器及三相逆变桥式结构的电机驱动模块，该方法包括以下步骤 步骤A.手动使电机旋转一周，在此期间，获取获取霍尔传感器输出的霍尔信号； 步骤B.判断步骤A得到的霍尔信号是否正常，如是，则根据电机旋转一周霍尔信号 循环的次数计算极对数；如否，输出出错信息；步骤C.控制电机驱动模块使驱动器工作在“三三导通”方式下，并依次循环输 出开关组合 “A+BC-，，、“AB+C-，，、“B+AC-，，、"CB+A-"、“C+AB-”、 “AC+B-”，循环次数为电机极数，记录此时霍尔传感器值与“两两导通”方式下的开关 组合的对应关系，即得到该无刷直流电机的换相表。在“三三导通”方式下，每个开关组合对应的磁势方向唯一，转子轴线被强制 定位于合成磁势平行方向，而此时霍尔传感器位于其60°扇区中心，因此霍尔位置传感 器输出值也唯一。若要采用“两两导通”方式驱动电机旋转，则此时定子需要产生与转 子轴线相垂直的磁势，才能使电机输出最大力矩。如果此时电机的目标旋转方向确定， 则此时电机驱动模块开关组合也唯一。此时霍尔传感器值与“两两导通”方式下的开关 组合的对应关系即所需的换相表。进一步地，在上述方法的步骤C之后还可增加对换相表进行验证的步骤D，具 体为读取霍尔传感器的值，根据步骤C得到的换相表输出“两两导通”的开关组合， 驱动电机旋转，如果电机能正常启动且运行平稳，则说明换相表正确。根据上述方法可设计如下的无刷直流电机霍尔相序检测装置，该装置包括计算 处理模块、电机驱动模块以及人机接口模块；所述人机接口模块包括输入单元和输出显 示单元；所述电机驱动单元为三相逆变桥式结构；计算处理模块分别与电机驱动模块、 输入单元及输出显示单元信号连接。本专利技术与现有技术相比有如下有益效果1、相序检测步骤简单，自动化程度高；2、可获得电机极对数、电机霍尔安装类型、电机霍尔相序等信息；3、可对所得换相表进行验证，检测结果可直观显现；4、检测装置的体积小、成本低。附图说明图1为无刷直流电机的控制系统结构示意图2为本专利技术的无刷直流电机霍尔相序检测装置的结构框4图3为无刷直流电机换相过程图解；图4为本专利技术具体实施方式采用的继电器逆变桥的结构示意图； 图5为“三三导通”方式控制时电机磁势合成示意图； 图6为“两两导通”方式控制时电机磁势合成示意图； 图7为本专利技术的无刷直流电机霍尔相序检测装置的硬件结构及连接示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明无刷直流电机的控制系统通常采用三相全桥结构，如图1所示，其中Tl T6为功率 开关，Dl D6为续流二极管，用于给关断相提供续流通路。采用该种拓扑，通过不同的 开关组合即可产生不同的磁势，无刷直流电机的换相过程如图3所示。因此，只要获得 传感器信号与开关组合的正确对应关系，即换相表，就可以驱动电机可靠旋转。本专利技术的无刷直流电机霍尔相序检测装置，如附图2所示，包括计算处理模 块、电机驱动模块以及人机接口模块；所述人机接口模块包括输入单元和输出显示单 元；所述电机驱动单元为三相逆变桥式结构；计算处理模块分别与电机驱动模块、输入 单元及输出显示单元信号连接。本具体实施方式中，计算处理模块采用型号为STC11F04的单片机。人机接口 模块中的输入单元采用3键小键盘。考虑到本专利技术所需输出显示的内容较简单，为了降 低成本，本专利技术未采用常用的LCD显示器，而采用4位共阳数码管作为输出显示单元。 传统三相逆变桥式主电路多采用MOSFET、IGBT等全控型功率开关，但由于桥式结构的 特殊性，上桥臂开关管驱动比较复杂。鉴于本专利技术的主要作用是获得换相表等信息，不 需要电机提供高转速、大扭力，从成本和复杂度考虑，本具体实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无刷直流电机霍尔相序检测方法，所述无刷直流电机包括用于检测电机转子位置的霍尔传感器及三相逆变桥式结构的电机驱动模块，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤Ａ．手动使电机旋转一周，在此期间，获取获取霍尔传感器输出的霍尔信号；步骤Ｂ．判断步骤Ａ得到的霍尔信号是否正常，如是，则根据电机旋转一周霍尔信号循环的次数计算极对数；如否，输出出错信息；步骤Ｃ．控制电机驱动模块使驱动器工作在“三三导通”方式下，并依次循环输出开关组合“Ａ＋ＢＣ－”、“ＡＢ＋Ｃ－”、“Ｂ＋ＡＣ－”、“ＣＢ＋Ａ－”、“Ｃ＋ＡＢ－”、“ＡＣ＋Ｂ－”，循环次数为电机极数，记录此时霍尔传感器值与“两两导通”方式下的开关组合的对应关系，即得到该无刷直流电机的换相表。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，周西峰，郭前岗，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。