一种无刷电机无位置传感器控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机控制领域，尤其涉及一种无刷电机无位置传感器控制装置。
【背景技术】
[0002]无刷电动机利用电子换向替代了机械换向，克服了传统直流电机由于电刷摩擦而产生的一系列问题，并且具有调速性能好、体积小、效率高等优点，因而广泛应用于国民经济生产的各个领域以及人们的日常生活中。
[0003]无刷电机通常使用一个或多个位置传感器来检测电机转子的位置，据此向电机各相线圈施加驱动电压，推动电机旋转起来。位置传感器带来的安装空间、安装误差、高温失效等问题限制了有位置传感器方案在诸如抽油烟机等领域的应用，并且增加了系统成本。通过相电流、电压等参数检测及滑模、状态观测器等无位置传感器算法，可以实现无位置传感器的电机控制，不过这类算法对控制装置的软硬件要求很高，对电机参数较为敏感，且一般成本较高。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的上述不足，提供一种通过反电动势检测实现无位置传感器的正弦波控制的装置。
[0005]为实现上述目的，本实用新型本实用新型提供了一种无刷电机无位置传感器控制装置，该装置包括:检测单元、确定单元、控制单元和驱动单元；其中，检测单元的输出端与确定单元的输入端相连接；确定单元的输出端与控制单元的输入端相连接；控制单元的输出端与驱动单元的输入端相连接；
[0006]检测单元，用于关闭第一相线圈的第一驱动电压，在检测时间内，检测第一相线圈的反电动势；
[0007]确定单元，用于根据反电动势，确定第二驱动电压的参考相位及周期；
[0008]控制单元，用于根据参考相位及周期，确定脉冲宽度调制信号；
[0009]驱动单元，用于根据脉冲宽度调制信号，确定为无刷电机提供第二驱动电压，第二驱动电压用于驱动无刷电机。
[0010]优选地，检测时间包括:消隐时间和反电动势检测时间；
[0011]消隐时间为第一驱动电压关闭后第一相线圈的相电流降为零所需的时间；
[0012]反电动势检测时间为第一相线圈的相电流降为零后检测第一相线圈的反电动势所需的时间。
[0013]优选地，确定单元，用于根据反电动势，确定第二驱动电压的参考相位及周期，包括:
[0014]当反电动势过零发生在反电动势检测时间内，则以反电动势的过零时刻作为第二驱动电压的参考相位，并且保持第二驱动电压的周期不变；或，
[0015]当反电动势过零发生在反电动势检测之前，则以发现反电动势过零已发生的时刻作为参考相位，并减小第二驱动电压的周期；或，
[0016]当反电动势检测时间之前和反电动势检测时间内均未发生反电动势过零，则延长检测时间直至检测到反电动势过零，以过零时刻作为参考相位，并增大第二驱动电压的周期。
[0017]优选地，控制单元包括:占空比控制单元、调制函数产生电路、三角波产生电路、脉冲宽度调制信号生成单元和相位调整单元；其中，占空比控制单元的输出端与调制函数产生电路的输入端相连接；调制函数产生电路的输出端和三角载波产生电路的输出端分别与脉冲宽度信号生成单元的两个输入端相连接；脉冲宽度信号生成单元的输出端与相位调整单元的输入端相连接；
[0018]占空比控制单元，用于产生脉冲宽度调制信号占空比的控制信号；
[0019]调制函数产生电路，用于通过正弦波调制算法及占空比的控制信号产生正弦波调制函数；
[0020]三角载波产生电路，用于产生固定频率的三角载波；
[0021]脉冲宽度调制信号生成单元，用于利用三角载波调制正弦波调制函数产生第一脉冲宽度调制信号，第二驱动电压的参考相位作为第一脉冲宽度调制信号的初始相位，第二驱动电压的周期作为第一脉冲宽度调制信号的周期；
[0022]相位调整单元，用于调整第一脉冲宽度调制信号的相位，输出第二脉冲宽度调制信号。
[0023]优选地，反电动势过零包括反电动势由正变负的过零和/或由负变正的过零。
[0024]本实用新型通过反电动势检测，根据反电动势检测的结果确定下一次向电机各相线圈施加驱动电压的参考相位及周期，从而实现无位置传感器的正弦波控制。本实用新型有效的降低了成本、减小了实现难度和提高了系统的性能及可靠性。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型实施例提供的一种无刷电机无位置传感器控制装置的结构性框图；
[0026]图2为本实用新型实施例提供的一种无刷电机无位置传感器控制方法的反电动势、相电流及其相位的示意图；
[0027]图3为本实用新型实施例提供的另一种无刷电机无位置传感器控制方法的反电动势、相电流及其相位的示意图；
[0028]图4 (a)、(b)、(c)为本实用新型实施例提供的一种无刷电机反电动势检测时间及过零点的关系示意图；
[0029]图5为本实用新型实施例提供的一种无刷电机正弦波控制单元的结构性框图；
【具体实施方式】
[0030]为使本实用新型实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0031]图1为本实用新型实施例提供的一种无刷电机无位置传感器控制装置的结构性框图，如图1所示，该装置包括:检测单元、确定单元、控制单元和驱动单元；其中，检测单元的输出端与确定单元的输入端相连接；确定单元的输出端与控制单元的输入端相连接；控制单元的输出端与驱动单元的输入端相连接；
[0032]检测单元110，用于关闭第一相线圈的第一驱动电压，在检测时间内，检测第一相线圈的反电动势；
[0033]确定单元120，用于根据反电动势，确定第二驱动电压的参考相位及周期；
[0034]控制单元130，用于根据参考相位及周期，确定脉冲宽度调制信号；
[0035]驱动单元140，用于根据脉冲宽度调制信号，确定为无刷电机提供第二驱动电压，第二驱动电压用于驱动无刷电机。
[0036]具体地，检测时间包括:消隐时间和反电动势检测时间；
[0037]消隐时间为第一驱动电压关闭后第一相线圈的相电流降为零所需的时间；
[0038]反电动势检测时间为第一相线圈的相电流降为零后检测第一相线圈的反电动势所需的时间。
[0039]需要说明的是，消隐时间由电机参数和第一相线圈的相电流值所控制。
[0040]具体地，确定单元120，用于根据反电动势，确定第二驱动电压的参考相位及周期，包括:
[0041]当反电动势过零发生在反电动势检测时间内，则以反电动势的过零时刻作为第二驱动电压的参考相位，并且保持第二驱动电压的周期不变；或，
[0042]当反电动势过零发生在反电动势检测之前，则以发现反电动势过零已发生的时刻作为参考相位，并减小第二驱动电压的周期；或，
[0043]当反电动势检测时间之前和反电动势检测时间内均未发生反电动势过零，则延长检测时间直至检测到反电动势过零，以过零时刻作为参考相位，并增大第二驱动电压的周期。
[0044]具体地，反电动势过零包括反电动势由正变负的过零和/或由负变正的过零。
[0045]需要说明的是，以二相无刷电机为例，如图2所不，任一相电流的一个周期内，在电流由正变负和由负变正时都设置了检测时间Ts，即有2个反电动势检测时间；三相相电流合一起，360°电角周期内一共有6个反电动势检测时间，任何两个检测时间Ts的间隔约为60°电角周期。在检测时间Ts内，三相中有一相的相电流是因驱动电压关闭而逐渐降低为零，即其不提供输出扭矩，因此三相线圈所提供的扭矩Tq会有一些波动。当检测时间Ts所占时间比例较小时，由检测时间Ts引起的扭矩波动实际上很小。并且，360°电角周期内无需用全部的6个反电动势过零点，这样反电动势检测实际上可以只针对某一相线圈来进行。如图3所示，反电动势检测只针对U相线圈进行。更进一步地，可以在图3的基础上只在相电流由正变负或由负变正上设置一个检测时间Ts，即在360°电角周期内只通过反电动势过零检测获取一个参考相位，并根据检测结果调整下一次向电机各相线圈施加驱动电压