[发明专利]基于硬件比较采集过零点的直流无刷电机驱动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种基于硬件比较采集过零点的直流无刷电机驱动控制装置。

背景技术

直流无刷电机的换向电路通常包括驱动和控制两部分。其中，驱动电路输出电功率，驱动电动机的电枢绕组，并受控于控制电路。目前驱动电路已从线性放大状态转成脉宽调制的开关状态，相应电路组成也从晶体管分立电路转成模块化集成电路。控制电路用于控制电机的转速、转向、电流(或转矩)以及保护电机的过流、过压、过热等。

直流无刷电机的转子的转速和产生的反电动势是成正比的，即直流无刷电机的转速越快，则产生的反电动势越大，在它作用下电机随速度的增大而相电流减小，从而导致力矩变小。如果控制不好反电动势，则会损坏电气元件。

传统的直流无刷电机驱动控制采用霍尔元件等传感器检测电机位置，从而可以根据传感器检测到的位置信号获得电机转动产生的反电动势，以实现对电机的换向控制和转速换算。但是采用位置传感器会不仅增加系统的成本、复杂性以及占用系统的空间位置，并且还会导致系统可靠性、环境适应性和抗干扰能力等方面的降低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于硬件比较采集过零点的直流无刷电机驱动控制装置，该装置可以降低系统的生产成本和复杂性，并可以提高系统的可靠性。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于硬件比较采集过零点的直流无刷电机驱动控制装置，包括：电源模块、电机控制模块、功率管驱动模块、电机驱动功率模块和过零点判断模块，其中，所述电源模块分别与所述电机控制模块、功率管驱动模块、电机驱动功率模块和过零点判断模块相连，用于根据输入电压为所述电机控制模块和过零点判断模块提供第一电压，为所述功率管驱动模块提供第二电压和为所述电机驱动功率模块提供第三电压；所述电机控制模块，用于根据上位机的电机转速指令生成第一至第六脉冲宽度调制PWM波，并根据所述过零点判断模块的判断结果对所述第一至第六PWM波进行调整以对所述直流无刷电机的换向和转速进行控制；所述功率管驱动模块与所述电机控制模块相连，用于根据所述电机控制模块产生的所述第一至第六PWM波生成第一至第六驱动信号；所述电机驱动功率模块与所述功率管驱动模块相连，用于采用三相全桥形式根据所述第一至第六驱动信号对所述直流无刷电机进行驱动，所述直流无刷电机在运行时产生第一至第三相反电动势；所述过零点判断模块与所述直流无刷电机相连，用于对所述第一至第三相反电动势信号进行分压，并根据分压后的所述第一至第三相反电动势信号生成中性点，以及将所述中性点与所述分压后的所述第一至第三相反电动势信号进行比较以生成所述直流无刷电机是否过零点的判断结果。

根据本发明实施例的基于硬件比较采集过零点的直流无刷电机驱动控制装置，采用硬件比较电路对反电动势进行检测，从而可以确定电机转子位置以及转动速度，可以减小系统成本和复杂性，增强系统可靠性、环境适应性和抗干扰能力，并减小安装空间需求。

在本发明的一个实施例中，所述电源模块进一步包括：滤波子模块，用于对所述输入电压进行滤波，其中，所述滤波子模块滤波后的电压为第三电压；依次串联的开关电源子模块和第一线性电源子模块，所述开关电源子模块与所述滤波子模块相连，所述第一线性电源子模块与所述电机控制模块相连，所述开关电源子模块与所述滤波子模块用于将所述第三电压转换为所述第一电压；以及第二线性电源子模块，所述第二线性电源子模块与所述滤波子模块相连，用于将所述第三电压转换为所述第二电压。

在本发明的一个实施例中，其中，所述第一电压约为5v，所述第二电压约为15v，所述第三电压约为24-32v。

在本发明的一个实施例中，所述电机驱动功率模块包括第一至第六功率管。

在本发明的一个实施例中，所述第一至第三上桥臂功率管和第一至第三下桥臂功率管，其中，所述第一至第三上桥臂功率管和第一至第三下桥臂功率管中每一个功率管的栅极与源极之间连接有电阻。

在本发明的一个实施例中，所述第一至第三上桥臂功率管中每一个功率管的栅极与地之间连接有快速二极管。

在本发明的一个实施例中，所述直流无刷电机采用三角形接法，则所述过零点判断模块进一步包括：采样分压子模块，用于对所述第一至第三相反电动势信号进行分压，并根据分压后的所述第一至第三相反电动势信号生成中性点；比较子模块，用于将所述中性点与所述分压后的所述第一至第三相反电动势信号进行比较以生成所述直流无刷电机是否过零点的判断结果。