[发明专利]一种无刷直流电机的换相方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号控制领域，特别是涉及一种无刷直流电机的换相方法及系统。

背景技术

随着电动自行车的迅速普及，电动自行车控制器在电动自行车领域内已经得到广泛的应用。并且BLDCM（无刷直流电机）以控制简单、高可靠性及输出转矩大等优点，被大量地用作电动自行车驱动电机。

无刷电机控制方法主要分为两种：有位置传感器控制和无位置传感器控制。本发明主要涉及无位置传感器控制。

现有技术中，对于无刷直流电机的无位置传感器控制方法本质上都是通过采集电机工作时的电流、电压、反电动势等物理量和相应的电机运行参数，在线计算出转子的位置。

具体包括如下几种方法：续流二极管法、电流检测法和反电动势法。

续流二极管法本质上与反电动势法相似，适用于低速的范围，其缺点是需要使用六路相互隔离的电源，增加了硬件成本和系统不稳定性。

电流检测法也叫做电感检测法，利用电机绕组内部电感与转子位置之间的对应关系，通过检测电感来确定转子的位置。由于该方法需要对绕组电感实时采集，实现比较困难，在实际运用中很少使用。

反电动势法是目前技术最成熟、最有效和应用最为广泛的一种转子位置检测方法。这种方法是建立在忽略电机电枢反应的前提下，通过检测不导通相的反电动势过零点，再延迟30°来依次得到转子的六个关键位置信号。传统的反电动势法主要是使用硬件电路检测法，该方法使用直流总线电压中点来重构电机中点。由于该方法需要采用硬件滤波电路和电压比较电路，增加了硬件成本和系统不稳定性。同时由于开关噪声、深度滤波电路、电压比较电路等因素，容易导致反电动势误过零信号和换相延迟。

为了解决上述反电动势法存在的问题，提出了一种基于嵌入式软件算法的反电动势过零检测新方法。该方法不同于传统反电动势过零检测原理，不需要硬件构造电机中点、深度滤波电路和电压比较电路，利用微处理器或数字信号处理器实现三相端电压动态实时采集和滤波，并结合软件算法，算得反电动势过零点，再延迟30°角度换相。另外，嵌入式技术的快速发展也推动着传统技术快速革新。传统方法以当时的科学技术为支撑，并不能适应当前技术的要求，这就需要新的理论和方法以适应新的科技，所以，ES-BEZ提出对于BLDC领域有着重要的借鉴意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刷直流电机的换相方法及系统，能够降低硬件成本，并且提高系统的响应速度和准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无刷直流电机的换相方法，所述方法包括：

获取所述无刷直流电机的第一相的相电压；

获取所述无刷直流电机的总线电压；

采用高速比较器比较所述相电压与二分之一所述总线电压的大小；

根据比较结果，判断所述第一相是否出现过零事件，得到第一判断结果；

当所述第一判断结果为是时，采用主控芯片确定上一次换相到最近一次出现过零事件的第一时间；

等待所述第一时间后，进行换相。

可选的，所述高速比较器为LM339比较器。

可选的，所述主控芯片为飞思卡尔公司生产的MC9S08AW60芯片。

可选的，所述判断所述第一相是否出现过零事件，包括：

判断所述第一相的相电压是否由大于零变为小于零；

或者，判断所述第一相的相电压是否由小于零变为大于零。

可选的，判断所述第一相是否出现过零事件之前，所述方法还包括：

判断当前是否已存在过零事件，得到第二判断结果；

当所述第二判断结果为否时，判断电压是否小于允许电压的最大值且大于允许电压的最小值，得到第三判断结果；

当所述第三判断结果为是时，执行判断所述第一相是否出现过零事件的步骤。

一种无刷直流电机的换相系统，所述系统包括：

相电压获取单元，用于获取所述无刷直流电机的第一相的相电压；

总线电压获取单元，用于获取所述无刷直流电机的总线电压；

比较单元，用于采用高速比较器比较所述相电压与二分之一所述总线电压的大小；

第一判断单元，用于根据比较结果，判断所述第一相是否出现过零事件，得到第一判断结果；

第一时间确定单元，用于当所述第一判断结果为是时，采用主控芯片确定上一次换相到最近一次出现过零事件的第一时间；

换相单元，用于等待所述第一时间后，进行换相。

可选的，所述高速比较器为LM339比较器。