無刷直流電機相位控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無刷直流電機驅動技術領域，尤其涉及一種應用于無刷直流電機驅動的實現超前角優化的相位控制電路。
【背景技術】
[0002]無刷直流電機是集交流電機和直流電機優點于一體的機電一體化產品，它既具有交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優點，又具備直流電機運行效率高、調速性能好的特點，同時無勵磁損耗，因此近年來無刷直流電機的應用日益普及。無刷電動機利用電子換向替代了機械換向，克服了傳統直流電機由于電刷摩擦而產生的一系列問題，并且具有調速性能好、體積小、效率高等優點，因而廣泛應用于國民經濟生產的各個領域以及人們的日常生活中。
[0003]無刷電機的繞組呈電感特性，當無刷直流電機的轉速較快時，由于電機線圈的電感特性，使得線圈電流會比逆變器電壓延時一定時間，造成效率的下降。要補償該延時，需要在霍爾信號翻轉之前提前改變逆變器狀態，即超前一定的相位角度。相位超前角的設置可以通過相電流檢測實現，不過需要消耗較多的計算資源，硬件成本也高；可以采用間接估算的方法來進行相位超前角的計算，比如基于電機平均電流的自動超前角算法，但當電機輕載尤其是空載時會導致電機容易飛車；電機飛車會造成電機過熱而受損，甚至威脅人員安全。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于，針對現有技術中無刷直流電機相位超前角設置存在的問題，提供一種無刷直流電機相位控制電路，實現產生與霍爾信號同步的相位信息，以及控制相位相位超前角度。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供了一種無刷直流電機相位控制電路，包括:編碼器、第一速度計數器、第二速度計數器、速度寄存器、比較單元、相位計數器以及輸出控制單元；所述編碼器分別與相位超前角信號輸出端以及所述相位計數器的輸入端相接，用于接收相位超前角輸入信號，并對所需的相位超前角度編碼后輸出至所述相位計數器；所述第一速度計數器的時鐘端與無刷直流電機的時鐘信號輸出端相連，所述第一速度計數器的清零端與無刷直流電機的霍爾邊沿信號輸出端相連，所述第一速度計數器的輸出端與速度寄存器的輸入端相連，用于根據霍爾邊沿信號將計數到的霍爾邊沿信號周期時長存入到所述速度寄存器后清零準備下次計數；所述速度寄存器的輸出端與所述比較單元的第一輸入端相連；所述第二速度計數器的時鐘端與所述時鐘信號輸出端相連，所述第二速度計數器的輸出端與所述比較單元的第二輸入端相連，所述第二速度計數器的清零端與所述比較單元的輸出端相連；所述比較單元的輸出端進一步與所述相位計數器的時鐘端相連，用于對所述速度寄存器與所述第二速度計數器的輸出進行比較，并輸出相位計數信號至所述相位計數器以及清零所述第二速度計數器；所述相位計數器的初始化端與所述霍爾邊沿信號輸出端相連，用于根據霍爾邊沿信號將計數初始化為所述編碼器輸出的編碼，所述相位計數器的輸出端與所述輸出控制單元相連，用于將相位計數結果輸出至所述輸出控制單元；所述輸出控制單元，用于輸出相位超前角優化后的超前霍爾邊沿信號以調整施加于所述無刷直流電機的相位。
[0006]本實用新型的優點在于:本實用新型提供的無刷直流電機相位控制電路及控制方法，采用兩路速度計數器來計算上一次霍爾周期的時長，通過寄存，比較的方法產生一個霍爾周期內的相位信息，再通過設置相位計數器初始值的方式設置相位超前角，實現產生與霍爾信號同步的相位信息，以及控制相位相位超前角度。且，本實用新型可應用于單相/三相無刷直流電機驅動，以及可應用于方波/梯形波/正弦波或其他波形電機驅動。
【附圖說明】
[0007]圖1，本實用新型無刷直流電機相位控制電路架構示意圖；
[0008]圖2，本實用新型無刷直流電機相位控制電路一實施方式示意圖；
[0009]圖3，本實用新型應用于單相方波驅動電機時各個節點的工作波形；
[0010]圖4，本實用新型無刷直流電機相位控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本實用新型提供的無刷直流電機相位控制電路及控制方法做詳細說明。
[0012]參考圖1，本實用新型所述的無刷直流電機相位控制電路架構示意圖。所述無刷直流電機相位控制電路包括編碼器11、第一速度計數器12、第二速度計數器13、速度寄存器14、比較單元15、相位計數器16以及輸出控制單元17。該電路采用兩路速度計數器來分別計算上一次霍爾周期的時長，通過寄存、比較的方法產生一個霍爾周期內的相位信息，再通過設置相位計數器初始值的方式設置相位超前角；并控制相位超前角優化后的超前霍爾邊沿信號輸出以調整施加于所述無刷直流電機的相位，以下給出詳細解釋。
[0013]所述編碼器11分別與相位超前角信號輸出端以及所述相位計數器16的輸入端相接，用于接收相位超前角輸入信號，并對所需的相位超前角度編碼后輸出至所述相位計數器16。
[0014]所述第一速度計數器12的時鐘端CK與無刷直流電機的時鐘信號輸出端相連，所述第一速度計數器12的清零端Reset與無刷直流電機的霍爾邊沿信號(Hall Edge)輸出端相連，所述第一速度計數器12的輸出端OUT與速度寄存器14的輸入端相連。所述第一速度計數器12輸入是周期為t的內部時鐘CK，并根據霍爾邊沿信號將計數到的霍爾邊沿信號周期時長存入到所述速度寄存器14，之后清零準備下次計數。
[0015]所述速度寄存器14的輸出端OUT與所述比較單元15的第一輸入端相連。
[0016]所述第二速度計數器13的時鐘端CK與所述時鐘信號輸出端相連，所述第二速度計數器13的輸出端OUT與所述比較單元15的第二輸入端相連；所述第二速度計數器13的清零端Reset與所述比較單元15的輸出端相連。所述第二速度計數器13輸入也為周期為t的內部時鐘CK，其將計數到的霍爾邊沿信號周期時長輸入到所述比較單元15，并在所述比較單元15輸出相位計數信號Step時清零準備下次計數。
[0017]所述比較單元15的輸出端進一步與所述相位計數器16的時鐘端CK相連，用于對所述速度寄存器14與所述第二速度計數器13的輸出進行比較，并輸出相位計數信號Step至所述相位計數器16 ;輸出的相位計數信號Step同時清零所述第二速度計數器13，以使其準備下次計數。即當所述第二速度計數器13計數到Hall周期的1/^時，所述比較單元15輸出相位計數信號Step作為時鐘輸入到相位計數器16，每個Step對應的相位為180° /2'其中，Μ為正整數，其取值根據相位控制的精度確定。
[0018]所述相位計數器16的初始化端Init與所述霍爾邊沿信號輸出端相連，用于根據霍爾邊沿信號將計數初始化為所述編碼器11輸出的編碼，所述相位計數器16的輸出端OUT與所述輸出控制單元17相連，用于將相位計數結果輸出至所述輸出控制單元17。所述相位計數器16的初始值為編碼器11輸出的編碼，對比較單元15輸出的相位計數信號Step計數，并將相位計數結果輸出至所述輸出控制單元17。
[0019]所述輸出控制單元17，用于輸出相位超前角優化后的超前霍爾邊沿信號(LeadingHall Edge)以調整施加于所述無刷直流電機的相位。所述輸出控制單元17判定相位計數結果滿足相位超前角優化要求時，輸出超前霍爾邊沿信號。也即，通過設置所述相位計數器16的初始值，可以使換相信號超前相位0?180°，從而實現超前角的控制。
[0020]所述無刷直流電機可以為單相或三相無刷直流電機，也即，本實用新型可應用于單相/三相無刷直流電機驅動。
[0021]所述無刷直流電機驅動波形包括方波、梯形波以及正弦波，也即，本實用新型可應用于方波/梯形波/正弦波或其他波形電機驅動。
[0022]參考圖2，本實用新型所述的無刷直流電機相位控制電路一實施方式示意圖。在本實施方式中，所述第一速度計數器12采用N位速度計數器22，所述相位計數器16采用Μ位相位計數器2