[发明专利]一种无刷直流电机的控制装置及方法

说明书

本申请公开了一种无刷直流电机的控制装置及方法，所述装置包括：输出三相桥，连接无刷直流电机的三相输入端；输入电压检测电路，与所述输出三相桥并联在输入电源两极之间；微控制器，所述微控制器的输入端连接所述输入电压检测电路、所述无刷直流电机的三相输入端，所述微控制器的输出端连接所述输出三相桥，所述微控制器采用150度的方波驱动方式向所述输出三相桥发送第一驱动信号，并检测所述无刷直流电机的三相输入端的端电压，采样所述端电压的过零点，结合输入电压检测电路采样得到的电源电压，计算得到提前换相的第二驱动信号，将所述第二驱动信号发送给输出三相桥。本申请采用150°驱动控制并进行超前控制，在改善电流波形的同时，也改善了换相时的续流状态，防止不同负载时续流时间过长导致过零点被淹没的问题。

技术领域

本申请属于无刷直流电机技术领域，具体涉及一种采用150度驱动方式的高速无刷直流电机无位置传感器控制装置及方法。

背景技术

无刷直流电机(BLDC)由于结构简单，效率高，去掉了电刷等优势在小型电动工具、手持式的真空吸尘器和医疗设备等领域应用越来越广泛。传统的BLDC 采用120度方波方式进行驱动控制，这个工作方式俗称6拍控制。6拍控制的导通方式简单，驱动电路成熟是BLDC应用中最为成熟可靠的技术方案。但是每60度换相的方波控制在绕组端形成了很大的谐波电流，导致电机的谐波损耗增加、铁耗增加，使得电机效率降低。同时由于每60度导通和换相导致电机的电磁转矩脉动较大，电机运行中由于转矩脉动的原因产生振动和噪声影响设备整体的平稳性，使用体验感受变差。

通过增加360度电周期内的换相次数，可以有效改善电机的电流波形，降低电流谐波同时减轻转矩脉动的影响。例如，如果将一个电周期内的换相次数增加到12次，削减在原来两相导通的角度至30°，在每个两相导通中间插入 30°的三相导通过程，这样120°方波控制就变成了150°控制俗称12拍方波控制。使用霍尔位置传感器的方式可以简便的获取转子的位置来进行换相操作，但是霍尔传感器的使用不仅仅增加了系统体积和复杂性也增加了系统成本，同时降低了系统的可靠性。与120°方波控制相同，在每一个两相导通的过程中，没有通电的悬空相可以通过读取端电压的方式进行位置判断，通过这种方式仍然可以实现无传感器的转子位置识别。与120°控制稍微有所区别的是，150°有效的判断区间从60°下降到30°，特别是对于高速旋转的应用场合，简单的利用30°来判断位置可能造成很多问题，导致换相失败。

发明内容

本申请的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本申请的第一个方面，提出一种无刷直流电机的控制装置，包括：输出三相桥，连接外部无刷直流电机的三相输入端；输入电压检测电路，与所述输出三相桥并联在输入电源两极之间；微控制器，所述微控制器的输入端连接所述输入电压检测电路、所述无刷直流电机的三相输入端，所述微控制器的输出端连接所述输出三相桥，所述微控制器采用150度的方波驱动方式向所述输出三相桥发送第一驱动信号，并检测所述无刷直流电机的三相输入端的端电压，结合输入电压检测电路采样得到的电源电压，计算得到提前换相的第二驱动信号，将所述第二驱动信号发送给输出三相桥。

在本申请的一些实施例中，进一步包括：电流检测电路，串联在输入电源的负极与所述输出三相桥之间，并连接所述微控制器。

在本申请的一些实施例中，进一步包括：直流母线支撑电容，与所述输出三相桥并联在输入电源两极之间。

在本申请的一些实施例中，所述输入电压检测电路为两个串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接输入电源的正极，所述第二电阻连接输入电源的负极。

在本申请的一些实施例中，所述电流检测电路为一个第三电阻。

根据本申请的第二个方面，提出一种无刷直流电机的控制方法，采用150 度的方波驱动方式向所述输出三相桥发送第一驱动信号；检测所述无刷直流电机的三相输入端的端电压；结合采样输入电源的电压得到的电源电压，计算得到提前换相的第二驱动信号；将所述第二驱动信号发送给输出三相桥。