[发明专利]一种永磁直流无刷电机的反电动势过零点检测电路

说明书

本发明公开了一种永磁直流无刷电机的反电动势过零点检测电路，包括：浮地电源电路、过零点比较电路、逻辑电平平移电路；所述浮地电源电路，与所述过零点比较电路、逻辑电平平移电路连接，用于给所述过零点比较电路、逻辑电平平移电路提供电能；所述过零点比较电路，用于判断是否存在过零时点，若存在，则输出浮地逻辑电平；所述逻辑电平平移电路，与所述过零点比较电路连接，用于将过零点比较电路输出的浮地逻辑电平转换成以控制系统地GND为参考的逻辑电平输出。本发明无衰减地取得悬浮相的反电动势输入到电压比较器，实现准确的过零时点的检测，适用于无位置传感器120°方波的永磁直流无刷电机的驱动系统。

技术领域

本发明涉及无传感器的直流无刷电机驱动技术领域，尤其涉及一种永磁直流无刷电机的反电动势过零点检测电路。

背景技术

三相永磁直流无刷电机，简称BLDC，要对其进行驱动，需要准确的知道永磁转子磁场方向角的实时位置，才能在定子上建立合适相位的旋转磁场使之拖动永磁电子旋转。最简单的办法，是直接用霍尔传感器来检测转子的位置。但需要增加成本以及结构复杂性，甚至在某些应用领域因工作环境的限制而无法实现。鉴于有位置传感器驱动方案的各种弊端，业界一直追求无位置传感器的驱动方案。

永磁转子旋转时的瞬时位置，相对于无刷直流电机的定子反电动势的交流波形相位。这种交流波形的过零点就是这个波形的特征点，如果能准确的抓取到这个过零点，就可以获取永磁转子的准确实时位置。

一般的做法是，将电机的任一相电压，通过分压电阻降压后，直接给到硬件电压比较器电路，与电机中性点电压比较，即可抓取到某悬浮相电压的过零点。电机的中性点电压，可以用星形连接的三只相同阻值的电阻来虚拟得到，三只电阻的公共端即是虚拟得到的电机中性点，各个电阻另一端分别接电机的三相线。如图1所示。

对于低速低压电机，这个办法是可靠的，能准确检测到电机反电动势的过零点。但是，对于高压高速电机，这种检测办法分辨率极低，因为比较器电路都是低压电子电路，能承受的信号电压很低，对于高压PWM调制的相线端电压，需要用很大比例的分压电路对相电压进行衰减后，才能输入到信号比较器，这同时也会大幅度衰减其中包括的反电动势的幅度，大大的降低了信噪比，而且高速电机在中低速运转时其反电动势的值相对于直流母线电压VDC来说很低，这进一步加大了检测的难度。

具体矛盾和问题阐明如下：

使用120°方波驱动永磁直流无刷电机时，任何时刻总有一相的端电压相对于系统地GND来说处于悬浮状态，即这一相的功率驱动桥路的上下桥臂均处于截止状态，没有电流流过这一相，其相反电动势由永磁转子的旋转磁场切割其定子绕组产生，检测悬浮相的反电动势的过零时点，即可知道永磁转子当前所处的角度位置。为了能准确地检测到悬浮相的反电动势的过零时点，对这个电压的采样衰减应尽可能小。而普通的方法，其采样及比较电路与控制系统共地，不可能将相电压直接输入到比较电路，因为相线端电压包含PWM脉宽调制，其最高幅度值等于高压直流母线VDC，远远超出了比较器电路所能承受的输入电压范围，如图2所示，因而必须进行大幅衰减。于是产生了一个矛盾。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种永磁直流无刷电机的反电动势过零点检测电路。无衰减地取得悬浮相的反电动势输入到电压比较器，实现准确的过零时点的检测。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种永磁直流无刷电机的反电动势过零点检测电路，包括：浮地电源电路、过零点比较电路、逻辑电平平移电路；

所述浮地电源电路，与所述过零点比较电路、逻辑电平平移电路连接，用于给所述过零点比较电路、逻辑电平平移电路提供电能；

所述过零点比较电路，用于判断是否存在过零时点，若存在，则输出浮地逻辑电平；