[发明专利]无刷直流电机驱动器

说明书

技术领域

本发明属于无刷直流驱动技术领域，具体涉及一种无刷直流电机驱动器。

背景技术

现有的无刷直流电机驱动器的无刷直流控制通常采用方波控制方式，通过机械传感器获取转子的位置，在特定的位置进行强制换相，从而造成换相过程不平稳、转矩脉动大、噪声分贝高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无刷直流电机驱动器，该无刷直流电机驱动器的换相过程平稳，噪声小，以及转矩脉动小。

本发明所采用的技术方案是：

一种无刷直流电机驱动器，其包括DSP芯片，所述DSP芯片分别与位置估算电路、空间矢量脉宽调制器、差分电流采样电路、电压采集放大电路连接，所述空间矢量脉宽调制器、驱动芯片、桥式电路依次连接，所述位置估算电路、桥式电路、差分电流采样电路、电压采样放大电路与电机连接；

所述桥式电路为三相半桥电路，由6个场效应管组成，每两个为一个半桥，每个半桥的中点与电机的一相连接；

在DSP芯片内进行空间矢量脉宽调制，将方波信号转换为正弦波信号进行输出；经过空间矢量脉宽调制输出的PWM信号通过所述驱动芯片作用于所述三相半桥电路，并最终作为所述6个场效应管的开关信号，从而使得输出的电流为正弦波电流。

所述空间矢量脉宽调制(SVPWM)为电机控制电压调节的手段，通过该方式生成6路PWM波用于所述三相半桥电路的6个MOS管的开关信号，从而将方波控制电压转换为正弦波控制电压，实现电机的正弦波控制。

按上述方案，所述差分电流采样放大电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的正输入端通过电阻R8与电压采集放大电路的IL_A连接，运算放大器U1的正输入端通过电阻R10与VCC_REF连接，运算放大器U1的负输入端通过电阻R9与电压采集放大电路的IH_A连接，运算放大器U1的负输入端通过电阻R11与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端通过电阻R12与dsp芯片的IFB_A管脚连接，作为电压采集的输入端；运算放大器U1的信号漂移端通过电容C5与dsp芯片的IFB_A管脚连接，运算放大器U1的信号漂移端接地；运算放大器U1的电源端通过电容C4接地，运算放大器U1的电源端接VDD电源。

按上述方案，所述电压采样放大电路包括运算放大器U2，运算放大器U2的电源端接VDD电源，运算放大器U2的电源端通过电容C7接地；电容C7的一端接地，另一端接VDD，起滤波作用；运算放大器U2的正输入端通过电阻R14与运算放大器U2的电源端连接；运算放大器U2的正输入端通过电阻R13接地；运算放大器U2的正输入端通过电容C6接地；运算放大器U2的负输入端分别与VCC_REF、测试端TP0连接，运算放大器U2的信号漂移端接地,运算放大器U2的信号漂移端通过电容C8与VCC_REF连接，运算放大器U2的输出端通过电阻R15与VCC_REF连接。

按上述方案，所述位置估算电路包括霍尔传感器，霍尔传感器用于估算转子的位置，其输出端HALL_A通过电阻R18与DSP芯片的ICO端连接，其输出端HALL_A还通过电阻R17与VDD连接，DSP芯片的ICO端通过电容C9接地，电容C9用于过滤不必要的交流信号。

按上述方案，所述驱动芯片的OUTH_A管脚通过电阻R1与半桥的第一个场效应管的栅极连接，第一个场效应管的漏极与电机的供电电压PVDD的正极相连，第一个场效应管的漏极通过电容C2接地；驱动芯片的OUTL_A管脚通过电阻R2与半桥的第二个场效应管的栅极连接，第二个场效应管的源极与通过电阻R5接地，第二个场效应管的源极、电阻R3、电容C1、电阻R4依次连接后接地，电容C1的两端分别与差分电流采样电路的IH_A端、差分电流采样电路的IL_A端连接；第二个场效应管的漏极与第一个场效应管的源极连接；第一个场效应管的源极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与电机连接；电阻R6的另一端与电阻R7连接后接地，电阻R6的另一端与电容C3连接后接地，电机与测试端TP0连接。

按照上述方案，所述的空间矢量脉宽调制可以将方波的控制电压转换为正弦波的控制电压，该控制算法的实现在DSP的内部完成，具体的实现步骤如下：

步骤1：电压矢量建模

定义U_A(t)、U_B(t)、U_C(t)为A/B/C相电压，θ₀为相电压矢量A的空间位置，U_m为相电压有效值无刷直流电机的三相电压之间的相位差互为120°，因此三相电压和相电压有效值的关系为。