[发明专利]一种直流无刷无霍尔电机的启动定位方法及其电路

说明书

技术领域

本发明设计电机领域，特别涉及一种直流无刷无霍尔电机的启动定位方法及其电路。

背景技术

目前在直流电机使用的范围越来越广泛，直流电机传动比分级精细，选择范围广，转速型谱宽，承受过载能力强，另外还有能耗低，性能优越，振动小，噪音低。随着永磁体的随着永磁材料性能的不断提高和价格的不断降低，电力电子技术日新月异的告诉发展，各应用领域对电机的要求越来越高，直流无刷电机应用领域将不断扩展，这是必然的结果。

然而，在直流电机启动的过程中，要使 BLDC 电机转动，必须按照一定的顺序给定子绕组通电。为了确定按照通电顺序哪一个绕组将得电，知道转子的位置很重要。通常转子的位置由定子中嵌入的霍尔效应传感器检测。传统的霍尔传感器增加了电机体积以及成本，电机连线多，易受干扰，在高温、高湿、污浊空气等恶劣的工作环境下工作会降低传感器可靠性，传感器的安装精度直接影响电机的运行性能。

现有的无刷无霍尔电机的启动方法，通常是使用强制增加电压，使得转子的位置无论原始位置在哪里，都强制转到预设的位置，再通过预设的程序进行启动。这样的启动方法，会产生抖动现象，使得电机适应范围小，产生启动响应慢的现象。

发明内容

本发明要解决的问题是，如何解决现有的无刷无霍尔电机启动时会产生抖动现象，并且启动响应慢的情况。

为了解决上述问题，本发明提供了一种直流无刷无霍尔电机的启动定位方法，包括以下步骤：

S1：设定比较电压；

S2：计时器清零，任意导通电机的未检测的两绕组，计时器开始计时，此时导通电流上升；

S3：对步骤S2中的绕组电流进行采样以及处理得到测量电压；

S4：将处理后的测量电压与比较电压进行比较，当测量电压大于比较电压时，跳转至S5；

S5：计时器停止，保存计时器数据及对应的两绕组信息，判断是否还有未检测的两绕组，若有则跳转至S2，若无则跳转至S6；

S6：比较6组计时器数据信息，选用时间最长的绕组信息作为离磁场最近的绕组。

通过对不同绕组通电进行计时，计算出不同然组间达到设定电压的时间，通过时间的长短来判断转子的位置，即在转子未动之前，就能够通过该方法准确检测出转子位置，通过计算的位置即可适用不同的方案给定子绕组供电，即解决了原有的启动方案中直接控制转子位置造成的抖动以及启动响应较慢的缺点，实现了直流无刷无霍尔电机的迅速无振动启动。

还设定有超时报错系统，所述的超时报错系统设定有时限参数，当计时器工作时计数超过时限参数，则停止定位过程，发出工作异常警告。该超时报错系统主要是用于计时器或者是程序出现错误时的一个自动救济方式，防止因程序出错导致无限期地等待测量时间，出现故障却不能检测的问题。

步骤S3中的电流处理中包括了经过运算放大器进行信号放大。因为实际对绕组通电时必须保证转子不动，即所通的电压较小，因此采样电流较小，不利于比较，所以需要通过运算放大器进行信号放大。

步骤S4中的测量电压与比较电压的大小比较方式采用运算放大器进行比较。采用运算放大器进行比较能够简单快速地与比较电压进行比较，快速得出结果。

还公开了一种直流无刷无霍尔电机的启动定位电路，包括信号放大模块和电压比较模块，所述的信号放大模块与电压比较模块连接，其特征在于，所述的信号放大模块包括运算放大器U1、电阻R20、R22、R26、R80，所述的R20一端与电流输入端连接，另一端与运算放大器U1的正输入端连接，所述的R22一端与电流输入端连接，另一端与运算放大器U1的负输入端连接，所述的R80一端与第一5V直流电压源连接，另一端与运算放大器的正输入端连接，所述的R26一端与运算放大器的负输入端连接，另一端与运放输出端连接；所述的电压比较模块包括运算放大器U2，电阻R4、R14和电容C15，所述的电阻R4一端与第二5V直流电压源连接，一端运算放大器U2的正输入端连接，所述的R14一端接地，另一端与运算放大器U2的正输入端连接，所述的电容C15两端连接运算放大器的正负输入端，所述的运算放大器U1的输出端与运算放大器U2的负输入端连接。该电路能够处理采样电流，即通过对采样电流进行放大及滤波后与比较电压进行比较，及时得出计时时间，并且该电路结构简单，便于生产和加工。

电阻R8，所述的电阻R8一端接地，另一端与运算放大器U2的负输入端连接，R8与R14并联再跟R4分压5V,将U2B的比较电压限降低。