一种无刷直流电机转子位置检测技术的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电机控制领域，尤其是设及一种无刷直流电机转子位置检测技术。
【背景技术】
[0002] 永磁无刷直流电机是随着微处理器技术、高频低功耗的电力电子器件、新型控制 方法和永磁材料的发展而出现并不断成熟的一种新型电机。与传统的直流电机相比，永磁 无刷直流电机没有电刷，具有维护量小、结构坚固等优点。
[0003] 续流二极管法不依赖电机的转速，可W应用在较低的转速范围，运是它最大的优 点。无刷直流电机的控制电路大多采用=相全桥逆变电路，传统续流二极管法由于需要分 别检测T1、T2、T3、T4、T5、T6的反并联二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6的工作状态来确定电 机转子位置，而不能用于集成的功率器件，不但检测信号多，提高了成本，而且运种方法只 能用于前60°PWM调制后60°恒通的控制方式，即PWM_0N调制方式，运种调制方式大大限 制了它的应用范围；另外，使用运种方法时，硬件上必须有六路互相隔离的电源，运会使硬 件设计的难度加大，增加系统的复杂性和成本，控制更为复杂。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种无刷直流电机转子位置检测技术，该电机转子位置检 测技术克服了现有技术的不足，采用下桥反并联续流二极管法检测电机转子位置，不但检 测信号少，控制简单灵活，而且提高了检测效率和可靠性，大幅降低了检测成本，应用范围 广。
[0005] 为达到上述目的，本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术的技术方案是：一 种无刷直流电机转子位置检测技术，包括与逆变器控制电路连接的无刷直流电机和电机转 子位置检测方法； 所述逆变器控制电路是S相全桥电压型逆变电路，包括IGBT功率开关管T1、T2、T3、 了4、1'5和16^及续流二极管01、02、03、04、05和06;所述续流二极管01、02、03、04、05和 D6分别与开关管T1、T2、T3、T4、巧和T6反并联，开关管T1、T3和巧为上桥开关管，T4、T6 和T2为下桥开关管，无刷直流电机的=相绕组a、b、C分别接在开关管Tl与T4、T3与T6、 巧与T2构成的=相桥路上；其特征在于： 所述电机转子位置检测方法是：采用下桥反并联续流二极管法，=相全桥电压型逆变 电路的调制方式为H_PWM-L_0N，即上桥开关管T1、T3和巧工作于PWM调制，下桥开关管T4、 T6和T2工作于直通模式；IGBT功率开关管1'1^2^3^4、巧和16的工作模式为两两通电 控制方式；在PWM调制模式的低电平时间即PWM关断期间，检测未导通相下桥反并联二极管 D4、D6和D2的工作状态，来判断上桥开关管T1、T3和巧和下桥开关管T4、T6和T2是否导 通，若下桥反并联二极管D4、D6和D2不导通，则在该时刻延时30°电角度，就是该相上桥开 关管Tl、T3和巧的导通时刻；若下桥反并联二极管D4、D6和D2导通，则在该时刻延时30° 电角度，就是该相下桥开关管T4、T6和T2的导通时刻；通过检测下桥反并联二极管D4、D6 和D2的工作状态来确定换相时刻，来检测电机转子的位置。
[0006] 在上述技术方案中，采用下桥反并联续流二极管法，与无刷直流电机连接的逆变 器控制电路为=相全桥电压型逆变电路，其调制方式为H_PWM-L_0N，即上桥开关管T1、T3 和巧工作于PWM调制，下桥开关管T4、T6和T2工作于直通模式；开关管T1、T2、T3、T4、 T5和T6的工作模式为两两通电控制方式。本发明只需检测逆变器控制电路中的下桥开关 管T4、T6和T2的=个下桥反并联二极管D4、D6和D2的工作状态，就可W确定电机转子位 置。本发明的技术方案有W下有益效果：第一，较传统调制方式PWM_〇N，本发明采用下桥反 并联续流二极管法，其逆变器控制电路的调制方式H_PWM-L_0N更为简单可靠；第二，本发 明只需检测T4、T6、T2的S个下桥反并联二极管D4、D6和D2的工作状态，检测信号少，控 制简单灵活；第=，提高了检测效率和可靠性，大幅降低了检测成本，应用范围广。
【附图说明】
[0007] 图1为本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术中逆变器控制电路原理图； 图2为本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术中逆变器控制电路的调制方式为H_PWM-L_0N的开关管驱动信号示意图； 图3为本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术中上桥开关管巧为PWM模式、下桥 开关管T6为直通方式时电流信号流向示意图； 图4为本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术中上桥开关管巧关断、下桥开关管T6直通、二极管D2续流时电流信号流向示意图； 图5为本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术的下桥反并联续流二极管法原理 不意图； 图6为本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术上桥开关管T3为PWM模式、下桥开 关管T2为直通方式时电流信号流向示意图； 图7为本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术上桥开关管T3关断、下桥开关管T2 为直通、二极管D6续流时电流信号流向示意图； 图8为本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术的无刷直流电机控制系统结构图； 图9为图8中无刷直流电机控制系统的转矩仿真波形图； 图10为图8中无刷直流电机控制系统的电流仿真波形图； 图11为图8中无刷直流电机控制系统的转速仿真波形图。
【具体实施方式】
[0008] 下面结合附图，对本发明中的技术方案进行清晰、完整地阐述，所述的实施例仅为 本发明的一部分，基于本发明中的发明要点，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提 下所获得的所有其他发明创造，都属于本发明保护的范围。
[0009] 图1是本发明一种无刷直流电机转子位置检测技术中逆变器控制电路原理图，图 2为逆变器控制电路的调制方式为H_PWM-L_0N的开关管驱动信号示意图。如图1、图2可 见，本实施例的无刷直流电机转子位置检测技术，包括与逆变器控制电路连接的无刷直流 电机和电机转子位置检测方法；本实施例中，逆变器控制电路为=相全桥电压型逆变电路， 包括IGBT功率开关管T1、T2、T3、T4、巧和T6W及续流二极管D1、D2、D3、D4、D5和D6， 续流二极管Dl、D2、D3、D4、D5和D6分别与开关管Tl、T2、T3、T4、巧和T6反并联，开关管T1、T3和巧为上桥开关管，T4、T6和T2为下桥开关管，无刷直流电机的=相绕组a、b、c分 别接在开关管Tl与T4、T3与T6、巧与T2构成的=相桥路上。本实施例中，电机转子位置 检测方法采用下桥反并联续流二极管法，S相全桥电压型逆变电路的调制方式为H_PWM-L_ ON,即上桥开关管Tl、T3和巧工作于PWM调制，下桥开关管T4、T6和T2工作于直通模式； IGBT功率开关管1'1^2^3^4、巧和16的工作模式为两两通电控制方式；在？丽调制模式 的低电平时间即PWM关断期间，检测未导通相下桥反并联二极管D4、D6和D2的工作状态， 来判断上桥开关管Tl、T3和巧和下桥开关管T4、T6和T2是否导通，若下桥反并联二极管 D4、D6和D2不导通，则在该时刻延时30°电角度，就是该相上桥开关管Tl、T3和巧的导通 时刻；若下桥反并联二极管D4、D6和D2导通，则在该时刻延时30°电角度，就是该相下桥开 关管T4、T6和T2的导通时刻；通过检测下桥反并联二极管D4、D6和D2的工作状态来确定 换相时刻，来检测电机转子的位置。
[0010] 在图1中，当上桥开关管Tl和下桥开关管T6通电时，上桥开关管Tl工作于PWM模 式，下桥开关管T6处于直通模式，在上桥开关管Tl处于PWM关断期间时，检测下桥开关管 T2的反并联二极管D2的工作状态，当D2导通时，就会有无刷直流电机C相的相反电势穿过 零点，此时刻延后30°电角度就是换相时刻，即关断下桥开关管T6,开通下桥开关管T2。
[0011] 图1中，当上桥开关管Tl和下桥开关管T2通电时，Tl工作于PWM模式，T2处于直 通模式，在Tl处于PWM关断期间时，检测下桥开关管T6的反并联二极管D6的工作状态，当 D6不导通时，就会有无刷直流电机b相的相反电势穿过零点，此时刻延后30°电角度就是换 相时刻，即关断开关管Tl,开通开关管T3。
[0012] 图1中，当下桥开关管T2和上桥开关管T3通电时，开关管T3工作于PWM模式，T2 处于直通模式，直通模式也就是处于直接导通模式；在上桥开关管T3处于PWM关断期间时， 检测下桥开关管T4的反并联二极管D4的工作状态，当D4导通时，就会有无刷直流电机a 相的相反电势穿过过零点，此时刻延后30°电角度就是换相时刻，即关断开关管T2,开通开 关管T4。
[0013] 图1中，当上桥开关管T3和下桥开关管T4通电时，开关管T3工作于PWM模式，T4 处于直通模式，在上桥开关管T3处于PWM关断期间时，检测下桥开关管T2的反并联二极管 D2的工作状态，当D2不导通时，就会有无刷直流电机C相的相反电势穿过过零点，此时刻 延后30°电角度就是换相时刻，即关断上桥开关管T3,开通上桥开关管巧。
[0014] 图1中，当下桥开关管T4和上桥开关管巧通电时，开关管巧工作于PWM模式，T4 处于直通模式，