[发明专利]一种电动舵机驱动装置的换相控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号控制技术领域，特别是一种电动舵机驱动装置的换相控制方法。

背景技术

无刷直流电机与直流有刷电机相比，无刷直流电机使用了电子器件取代了电刷，并使用定子永磁体来产生转子磁场，这就一定程度上保留了有刷直流电机的调速范围广，控制简单等优点，且具备换相损耗低，动态调速性能优等优点。

而电动舵机驱动装置中的执行机构无刷直流电机的转动和换相控制方法主要包括无感BLDC转子位置检测和有感BLDC转子位置检测。而其中无感BLDC转子位置检测应用在电动舵机驱动装置中，低速性能相比有感BLDC转子位置检测较差，即低速时无感无刷的控制会显得颤抖并且起步扭矩较低，不适用于对低速特性要求较高的电动舵机驱动装置中。因此采用有感BLDC转子位置检测，以此进行无刷直流电机的转动和换相控制。目前常用的三三导通换相方式不能较好的利用方波气隙磁场的平顶部分，无刷直流电机的出力不大，转矩平稳性一般，难以应用到低速和转矩特性要求较高的电动舵机驱动装置中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低速性能、转矩特性优、控制方法简易、转子位置检测精度高的一种电动舵机驱动装置二二导通换相控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电动舵机驱动装置的换相控制方法，用于三相无刷直流电机的二二导通换相，步骤如下：

步骤1，利用120度安装方式安装在无刷直流电机上的三相霍尔传感器，检测HALLA、HALLB、HALLC三相无刷直流电机的转子位置信号；

步骤2，将HALLA、HALLB、HALLC三相霍尔模拟信号输入至控制器，进行AD转换为霍尔数字信号，然后依据逻辑运算生成六种编码，并形成六步换相序列；

步骤3，根据六步换相序列，在控制器中进行逻辑选择和判断，计算得出三相无刷直流电机驱动器的三相UVW控制信号编码，并通过控制器的IO端口模拟输出控制信号至驱动器进行换流，导通UVW三路通道中两路通道，其两路通道分别是上桥臂和下桥臂的功率开关同时开通，其余功率开关均为关闭状态。

进一步地，步骤1所述检测HALLA、HALLB、HALLC三相无刷直流电机的转子位置信号，具体为：

对每一相的霍尔传感器检测转子信息进行5V电压上拉处理，并进行硬件滤波，使得外部采集模拟方波信号的高电平信号达到控制器识别的0至3.3V电压范围内。

进一步地，步骤2所述将HALLA、HALLB、HALLC三相霍尔模拟信号输入至控制器，进行AD转换为霍尔数字信号，然后依据逻辑运算生成六种编码，并形成六步换相序列，具体如下：

将方波信号输入至控制器，AD转换成0或者1的数字信号后，分别将A相信号作为二进制编码的个位，B相信号作为二进制编码的十位，C相信号作为二进制编码的百位，并通过二进制逻辑位运算，用合成的二进制编码表示当前的转子位置数据信息。

进一步地，步骤3所述通过控制器的IO端口模拟输出控制信号至驱动器进行换流，导通相应通道的功率开关，具体如下：

根据生成的六种二进制编码，设定一种使电动舵机装置正常转动的六步换相序列，控制器根据当前识别的转子位置数据，进行逻辑选择和判断，并得出三相无刷直流电机驱动器的三相UVW控制信号编码，输出方波控制信号至驱动器，驱动器根据控制器给定的驱动信号编码进行换流导通三相UVW的其中两相，即导通其中两相所需开通的功率开关器件，另外一相不通电压，使得电动舵机能够以设定的速度进行转动；

当换相序列编码为5，分别是U通道上桥臂和V通道下桥臂导通形成导通回路；当换相序列编码为4，分别是U通道上桥臂和W通道下桥臂导通形成导通回路；当换相序列编码为6，分别是V通道上桥臂和W通道下桥臂导通形成导通回路；当换相序列编码为2，分别是V通道上桥臂和U通道下桥臂导通形成导通回路；当换相序列编码为3，分别是W通道上桥臂和U通道下桥臂导通形成导通回路；当换相序列编码为1，分别是W通道上桥臂和V通道下桥臂导通形成导通回路。