[实用新型]一种无传感器无刷直流电机控制模块

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种无传感器无刷直流电机控制模块。

背景技术：

无刷直流电动机，其电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其它起动装置，一般包括绕有线圈的定子、以及由永磁材料制成的转子。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等)，本例选用常用的三相，转子由永久磁钢按一定的极对数(2p＝2，4，……)组成。

如图1所示，现有无刷直流电动机的控制模块或控制电路，主要包括与无刷直流电动机转子转轴相联接并用于检测转子的位置信号的位置传感器、以及电子开关电路，所述电子开关电路包括与位置传感器连接的逻辑电路、与逻辑电路连接的栅极驱动电路、以及与栅极驱动电路连接的由功率开关器件构成的逆变驱动单元，逆变驱动单元与定子绕组连接。当MCU输出PWM导通上、下桥臂的MOS管功率开关器件时，定子绕组的某一相通电，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子位置信号变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向作用。而这六个MOS管组合成六种模式，使三相绕组中产生正、负两种方向的电流，使电机运行。

但其存在如下缺点：1、因为设有位置传感器，所以电机成本较高，且必须考虑该位置传感器的安装位置，接线设计等，结构复杂，电机开发周期较长，且生产安装工艺复杂，生产效率低。2、所述位置传感器通常为霍尔位置传感器，其不能耐高温、怕静电，故电机不能工作于高温、潮湿等各种恶劣环境下，缩小了无刷直流电机的应用范围，且降低了电机及控制系统的可靠性。3、由于位置传感器可能存在位置误差，同时也可能存在位置传感器一致性不好，而导致转子位置检测误差，无法精确检测与控制电机转子。4、位置传感器接插件易氧化而导致接触不良，使无刷直流电机的控制模块存在易损坏的现象。5、霍尔位置传感器损坏后，电机就得返修等诸多问题阻碍了无刷电机的发展。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本较低、可靠性高、可精确检测电机转子位置信号并控制电机换相的无传感器无刷直流电机控制模块。

一种无传感器无刷直流电机控制模块，包括MCU控制电路、与MCU控制电路的输出端电连接的A、B、C相驱动电路，所述A、B、C相驱动电路分别与直流电机的A、B、C相定子绕组对应电连接，其特征在于：还包括A、B、C相定子绕组反电动势信号获取回路，其中，各相定子绕组反电动势信号获取回路的一端连接于对应相驱动电路与定子绕组的公共端之间、另一端与MCU控制电路的A/D转换口输入端电连接，MCU控制电路根据获取的某一相反电动势过零点信号控制各相驱动电路的工作状态实现电机换相运行。

作为上述方案的一种改进，所述某一相反电动势过零点信号是指根据该相绕组不通电时相电压为驱动电压的一半而得出的反电动势为零的信号。

本实用新型具有如下优点：

1、省去了电机内部容易损坏的霍尔传感器。

普通的直流无刷电机内部安装有霍尔位置传感器，用来检测电机的转子位置，控制系统根据传感器提供的转子位置信号来控制电机的运转，霍尔位置传感器不能耐高温、怕静电、接错线会损坏、霍尔元件安装工艺复杂，霍尔位置传感器损坏后电机就得返修等诸多问题阻碍了无刷电机的发展，而无位置传感器直流无刷电机省去了这一位置传感器。

2、大幅度提高电机及控制系统可靠性。

由于省去了电机内的转子位置传感器，接插件也相应减少，这样就大大提高了电机及控制系统的工作可靠性，又由于没有了电机内部的位置传感器，使电机可工作于高温、潮湿等各种恶劣环境下，扩大了无刷直流电机的应用范围，电机寿命也大大地延长。

3、降低电机生产成本，简化生产工艺，缩短电机开发周期。

由于省去了电机内部的霍尔位置传感器，有效地降低了电机生产成本，因霍尔传感器损坏而产生的返修费用更是无法估算，取消掉霍尔位置传感器简化了生产工艺，设计时也不用考虑位置传感器，缩短了电机开发周期，生产效益明显得到了提高，电机可以做到真正的免维护了。

4、提高了电机的工作效率。

本技术是通过电机在转动时电机线圈产生的反电动势来检测转子的位置，因此做到了转子位置的精确检测与控制，消除了由于位置传感器的位置误差，同时也消除了传感器一致性不好导致的转子位置检测误差，可精确检测电机转子位置信号并控制电机换相，提高了电机的工作效率。