本發(fā)明涉及無刷電機控制領域，尤其是一種無刷直流電機驅(qū)動器三三導通位置檢測及換相信號合成方法。

背景技術：

永磁無刷直流電機因具有控制簡單、調(diào)速性能好、效率高等優(yōu)點而得到了廣泛的應用。目前，無刷直流電機的位置檢測技術主要包括有位置傳感器的檢測和無位置傳感器的檢測，傳統(tǒng)的有位置傳感器檢測依靠線性霍爾傳感器，通常用于方波驅(qū)動的換相控制，其可以為無刷電機二二導通控制直接提供換相信號，由于三三導通換相時刻與霍爾位置信號上升下降沿不是一一對應，因此不能直接提供三三導通所需的換相信號，為實現(xiàn)三三導通控制，通常需要使用昂貴的位置檢測裝置，如光電編碼器等，這樣就增加了系統(tǒng)成本。無位置傳感器檢測不使用位置傳感器，這樣雖然可以避免工作環(huán)境對位置檢測精度的影響，但轉(zhuǎn)子位置的檢測主要依賴控制算法，其數(shù)字計算量較大，編程較復雜?；诘统杀疚恢脗鞲衅?，通過優(yōu)化控制算法達到高精度的位置檢測可以有效解決以上問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種低成本、高精度位置檢測、控制算法簡單、數(shù)字運算量小的無刷電機驅(qū)動器三三導通位置信號及換相邏輯生產(chǎn)方法。

為實現(xiàn)上述目的，采用了以下技術方案：本發(fā)明所述方法主要包括無刷直流電機、霍爾位置傳感器、CPLD控制器以及DSP控制器，具體的方法步驟如下：

步驟1，利用無刷直流電機內(nèi)部自帶的霍爾位置傳感器可以得到A、B、C三相相位互差120度的電機轉(zhuǎn)子位置信號；

步驟2，將其中的任意一相轉(zhuǎn)子位置信號輸入CPLD控制器，在CPLD中進行邏輯運算，得到三倍頻的方波信號；

步驟3，將三倍頻的方波信號送入DSP控制器，在DSP控制器中進行二倍頻運算，得到位置信號的六倍頻方波信號；

步驟4，將位置信號的六倍頻方波信號作為附加信號與電機轉(zhuǎn)子三相位置信號的原信號進行邏輯運算，合成無刷直流電機驅(qū)動器三三導通所需的位置信號及換相邏輯信號。

進一步的，步驟3中，在DSP控制器中捕獲三倍頻方波信號的上升沿和下降沿，將兩次捕獲的時間間隔做為時基t，下一次上升沿或下降沿到來時，輸出高電平持續(xù)時間為t/2的方波信號，由此得到頻率是電機轉(zhuǎn)子位置信號頻率六倍的方波信號。

進一步的，步驟4中，將六倍頻方波信號送回CPLD控制器，在CPLD中六倍頻方波信號與電機轉(zhuǎn)子位置信號通過邏輯運算得到12組各異的電平組合，通過電平組合觸發(fā)對應的開關管導通，由此得到無刷電機驅(qū)動器三三導通所需的位置信號及換相邏輯。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法具有如下優(yōu)點：

1、使用無刷直流電機本體自帶的霍爾位置傳感器實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測，可以減少系統(tǒng)開發(fā)成本。

2、通過DSP控制器和CPLD控制器配合使用，數(shù)字運算量小，編程簡單。

3、實時檢測，所得轉(zhuǎn)子位置精度高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的驅(qū)動邏輯合成圖。

圖2是本發(fā)明方法在CPLD中三倍頻合成邏輯圖。

圖3是無刷直流電機三相反電動勢及三三導通方式下導通規(guī)律圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明：

本發(fā)明所述方法在不增加成本的情況下，使用無刷直流電機本體自帶的霍爾位置傳感器得到電機轉(zhuǎn)子的位置信號，將該位置信號六倍頻，作為附加的方波信號，原位置信號與附加的方波信號進行邏輯運算，直接合成無刷直流電機驅(qū)動器三三導通所需的換相信號。

如圖1所示，圖中HA、HB、HC分別為無刷直流電機三相霍爾位置信號，HE是霍爾信號三倍頻信號，HD是六倍頻信號，e_A、e_B、e_C分別為三相反電動勢信號，VT₁～VT₆為開關管驅(qū)動信號。無刷直流電機轉(zhuǎn)子霍爾位置傳感器輸出的六個離散的轉(zhuǎn)子位置信號通過或邏輯可直接合成適用于無刷電機二二導通的換相信號，而在采用三三導通調(diào)制策略時，以30°到90°為例，在此期間霍爾位置信號未發(fā)生變化，而開關管在60°時由VT₁、VT₆、VT₅導通換相到VT₁、VT₆、VT₂導通，在120°、180°、240°、300°和360°的時候面臨同樣的問題，這樣就不能通過霍爾位置傳感器的輸出信號進行簡單的或邏輯合成換相所需的驅(qū)動信號。在本發(fā)明所提及的無刷電機三三導通換相信號合成方法中，將無刷電機一相霍爾位置信號輸入到CPLD，在CPLD中通過邏輯運算輸出三倍頻方波信號輸入DSP，在DSP中捕獲三倍頻方波信號的上升下降沿，以上一扇區(qū)上升沿與下降沿之間的時間差為基準時間t，在下一次捕獲上升沿或下降沿時輸出時間為t/2的方波信號，由此得到六倍頻于霍爾位置信號的方波信號，將該方波信號與霍爾位置信號進行或邏輯，可得到12個相異的電平組合，這12個電平組合對應電機工作在6個工作狀態(tài)，當電平組合為0001和1101時工作在狀態(tài)1，此時觸發(fā)VT₁、VT₅、VT₆導通，當電平組合為0101和1100時工作在狀態(tài)2，此時觸發(fā)VT₁、VT₆、VT₂導通，以此類推，可得到無刷電機三三導通所需的完整的驅(qū)動信號。

圖2為本發(fā)明方法在CPLD中三倍頻邏輯合成圖。圖中HA、HB、HC分別代表無刷電機A、B、C三相霍爾位置信號，三倍頻信號HE是基于霍爾位置傳感器先兩兩相與，再將相與后信號相或得到，反應實際的轉(zhuǎn)子位置，這樣先通過三倍頻再經(jīng)過二倍頻實現(xiàn)六倍頻的方法是在轉(zhuǎn)子位置實時檢測的基礎上進行，每次捕獲會更新時基，這樣得到的精度較高。

圖3為無刷直流電機三相反電勢波形及其三三導通方式下開關管導通邏輯。三三導通方式是指在任意瞬間使三個開關管同時導通，各開關管導通順序為VT₁、VT₂、VT₃→VT₂、VT₃、VT₄→VT₃、VT₄、VT₅→VT₄、VT₅、VT₆→VT₅、VT₆、VT₁→VT₆、VT₁、VT₂，然后依次循環(huán)導通，每個周期有六種導通狀態(tài)，每隔60度改變一次導通狀態(tài)，每改變一次工作狀態(tài)換相一次，每個開關管導通180度。當VT₆、VT₁、VT₂導通時，電流從電源的正極流出，經(jīng)開關管VT₁流入A相繞組，再從B相和C相繞組流出，經(jīng)開關管VT₆、VT₂回到電源的負極。流過B相和C相繞組的電流分別是流過A相繞組電流的一半，其合成轉(zhuǎn)矩方向與A相方向一致，大小為1.5T_a。再經(jīng)過60度電角度后，換相到VT₁、VT₂、VT₃通電，這時電流分別從開關管VT₁和VT₃流入，經(jīng)A相和B相繞組，再流入C相繞組，經(jīng)VT₂流出，合成轉(zhuǎn)矩方向與-C相同，轉(zhuǎn)過了60度電角度，合成轉(zhuǎn)矩大小仍然是1.5T_a。再經(jīng)過60度電角度后，換相到VT₂、VT₃、VT₄通電，依次類推。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。