本發(fā)明涉及電機控制技術領域，具體指一種應用于高速電機驅(qū)動控制器的無位置控制電路。

背景技術：

現(xiàn)有永磁同步電機高速控制器，采用有位置傳感器檢測電機驅(qū)動技術，通過位置傳感器的位置來檢測轉(zhuǎn)子位置，而在某些特定場合，位置傳感器會出現(xiàn)無法安裝，高速時位置檢測偏差過大，造成了位置檢測不準確，這樣容易造成高速電機運行時噪音大，振動大，轉(zhuǎn)速低的缺陷，甚至某些場合無法正常使用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的要解決的問題是提出一種應用于高速電機驅(qū)動控制器的無位置控制電路，通過電機的電流和電壓的檢測，計算出轉(zhuǎn)子的實際位置，從而使電機磁場的控制方式，這樣可以有效避免電機無法檢測位置或者位置不準確的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：

一種應用于高速電機驅(qū)動控制器的無位置控制電路，包括整流橋、電機驅(qū)動模塊、電流檢測模塊、電壓檢測模塊和微控制器，

所述整流橋連接有交流電源，所述電機驅(qū)動模塊電源輸出至電機，所述整流橋與電機驅(qū)動模塊之間連接有電流檢測模塊和電壓檢測模塊，所述微控制器接收電流檢測模塊和電壓檢測模塊的檢測信號，并輸出控制信號至電機驅(qū)動模塊；

所述電機驅(qū)動模塊包括6個絕緣柵雙極型晶體管，所述絕緣柵雙極型晶體管q2的集電極與整流橋的輸出端相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q2的發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管q3的集電極相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q3的發(fā)射極與整流橋的輸入端相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q2的發(fā)射極與電機電連接；

所述絕緣柵雙極型晶體管q4的集電極與整流橋的輸出端相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q4的發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管q5的集電極相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q5的發(fā)射極與整流橋的輸入端相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q4的發(fā)射極與電機電連接；

所述絕緣柵雙極型晶體管q6的集電極與整流橋的輸出端相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q6的發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管q7的集電極相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q7的發(fā)射極與整流橋的輸入端相連接，所述絕緣柵雙極型晶體管q6的發(fā)射極與電機電連接；

所述6個絕緣柵雙極型晶體管的控制極與微控制器信號連接。

作為優(yōu)選，所述整流橋的輸出端與絕緣柵雙極型晶體管q2、q4、q6的集電極之間依次串聯(lián)有電感l(wèi)、電阻r1和二極管d5，所述電阻r1并聯(lián)有開關k；所述絕緣柵雙極型晶體管q2、絕緣柵雙極型晶體管q4和絕緣柵雙極型晶體管q6的集電極與二極管d5的輸出端相連接。

作為優(yōu)選，所述整流橋的輸入端與絕緣柵雙極型晶體管q3、q5、q7的發(fā)射極之間依次串聯(lián)有電阻r2和電阻r5。

作為優(yōu)選，還包括絕緣柵雙極型晶體管q1和電壓控制單元，所述絕緣柵雙極型晶體管q1的集電極與二極管d5的輸入端相連接；所述絕緣柵雙極型晶體管q1的發(fā)射極連接至電阻r2和電阻r5的連接端；所述絕緣柵雙極型晶體管q1的控制極與電壓控制單元相連接，所述電壓控制單元信號輸入端與微控制器信號連接。

作為優(yōu)選，還包括電容c1、電阻r3電阻r4，所述電容c1的一端與二極管d5的輸出端相連接，所述電容c1的另一端連接至電阻r2和電阻r5的連接端，所述電阻r3電阻r4串聯(lián)后與電容c1并聯(lián)，所述電阻r3與電阻r4的連接端信號連接至微控制器。

作為優(yōu)選，所述電流檢測模塊包括第一電流檢測單元和第二電流檢測單元，所述第一電流檢測單元、第二電流檢測單元的電流檢測端與整流橋的輸入端信號連接，所述第一電流檢測單元、第二電流檢測單元信號輸出端與微控制器信號連接。

其中，通過第一電流檢測單元和第二電流檢測單元對整流橋的輸入端的連接端進行分流檢測，從而檢測出電機的反饋電流。

作為優(yōu)選，所述電壓檢測模塊包括第一電壓檢測單元和第二電壓檢測單元，所述電阻r2和電阻r5的連接端與第一電壓檢測單元、第二電壓檢測單元的電壓檢測端信號連接，所述第一電壓檢測單元、第二電壓檢測單元信號輸出端與微控制器信號連接。

其中，通過第一電壓檢測單元和第二電壓檢測單元對電阻r2和電阻r5的連接端進行分壓檢測。

作為優(yōu)選，還包括驅(qū)動電路，所述6個絕緣柵雙極型晶體管的控制極與驅(qū)動電路的驅(qū)動端相連接，所述驅(qū)動電路的信號端與微控制器相連接。

其中驅(qū)動電路為svpwm波形驅(qū)動，用于通過微控制器發(fā)出的控制信號驅(qū)動電機的運行。

作為優(yōu)選，還包括外圍故障輸入單元和pc通訊單元，所述外圍故障輸入單元和pc通訊單元均與微控制器信號連接。

其中，微控制器通過接收外圍故障輸入單元輸入的故障信號，從而發(fā)出控制信號至驅(qū)動電路。

作為優(yōu)選，所述微控制器為mcu控制電路。

本發(fā)明具有以下的特點和有益效果：

采用上述技術方案，在無法安裝物理位置傳感器的電機場合可以正常使用永磁同步電機，減少物理位置傳感器在高速時造成的位置誤差；避免了物理傳感器在安裝時出現(xiàn)的安置偏差，從而使電機速度更穩(wěn)定，噪音更低，轉(zhuǎn)速更高；采用無位置控制技術，減少了物理位置傳感器，降低了電機的成本，提高系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的電路原理圖；

圖中，1-第一電流檢測單元；2-第二電流檢測單元；3-電壓控制單元；4-電流采集單元；5-pc通訊單元；6-外圍故障輸入單元；7-微控制器；8-第一電壓檢測單元；9-第二電壓檢測單元。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供了一種應用于高速電機驅(qū)動控制器的無位置控制電路，如圖1所示，包括整流橋、電機驅(qū)動模塊、電流檢測模塊、電壓檢測模塊和微控制器7，

其中整流橋由二極管d1、二極管d2、二極管d3和二極管d4組成。

整流橋連接有交流電源，電機驅(qū)動模塊電源輸出至電機，整流橋與電機驅(qū)動模塊之間連接有電流檢測模塊和電壓檢測模塊，微控制器接收電流檢測模塊和電壓檢測模塊的檢測信號，并輸出控制信號至電機驅(qū)動模塊；

電機驅(qū)動模塊包括6個絕緣柵雙極型晶體管，絕緣柵雙極型晶體管q2的集電極與整流橋的輸出端相連接，絕緣柵雙極型晶體管q2的發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管q3的集電極相連接，絕緣柵雙極型晶體管q3的發(fā)射極與整流橋的輸入端相連接，絕緣柵雙極型晶體管q2的發(fā)射極與電機電連接；

絕緣柵雙極型晶體管q4的集電極與整流橋的輸出端相連接，絕緣柵雙極型晶體管q4的發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管q5的集電極相連接，絕緣柵雙極型晶體管q5的發(fā)射極與整流橋的輸入端相連接，絕緣柵雙極型晶體管q4的發(fā)射極與電機電連接；

絕緣柵雙極型晶體管q6的集電極與整流橋的輸出端相連接，絕緣柵雙極型晶體管q6的發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管q7的集電極相連接，絕緣柵雙極型晶體管q7的發(fā)射極與整流橋的輸入端相連接，絕緣柵雙極型晶體管q6的發(fā)射極與電機電連接；

6個絕緣柵雙極型晶體管的控制極與微控制器7信號連接。

本發(fā)明中，整流橋的輸出端與絕緣柵雙極型晶體管q2、q4、q6的集電極之間依次串聯(lián)有電感l(wèi)、電阻r1和二極管d5，電阻r1并聯(lián)有開關k；絕緣柵雙極型晶體管q2、絕緣柵雙極型晶體管q4和絕緣柵雙極型晶體管q6的集電極與二極管d5的輸出端相連接。

其中電感l(wèi)用于升壓，電阻r1用于電流檢測，二極管d5用于單向?qū)ā?/p>

本發(fā)明中，整流橋的輸入端與絕緣柵雙極型晶體管q3、q5、q7的發(fā)射極之間依次串聯(lián)有電阻r2和電阻r5。

其中電阻r2和電阻r5均用于電流檢測。

本發(fā)明中，還包括絕緣柵雙極型晶體管q1和電壓控制單元，絕緣柵雙極型晶體管q1的集電極與二極管d5的輸入端相連接；絕緣柵雙極型晶體管q1的發(fā)射極連接至電阻r2和電阻r5的連接端；絕緣柵雙極型晶體管q1的控制極與電壓控制單元相連接，電壓控制單元信號輸入端與微控制器信號連接。

可以理解的，微控制器7輸出信號至電壓控制單元3，電壓控制單元3接收到信號后通過絕緣柵雙極型晶體管q1的控制極控制電壓。

本發(fā)明中，還包括電容c1、電阻r3電阻r4，電容c1的一端與二極管d5的輸出端相連接，電容c1的另一端連接至電阻r2和電阻r5的連接端，電阻r3電阻r4串聯(lián)后與電容c1并聯(lián)，電阻r3與電阻r4的連接端信號連接至微控制器，從而對電阻r3與電阻r4的連接端進行電壓采樣。

其中電容為濾波電容，電阻r3電阻r4均為電壓檢測。

本發(fā)明中，電流檢測模塊包括第一電流檢測單元1和第二電流檢測單元2，第一電流檢測單元1、第二電流檢測單元2的電流檢測端與整流橋的輸入端信號連接，第一電流檢測單元1、第二電流檢測單元信號2輸出端與微控制器7信號連接。

進一步的，電壓檢測模塊包括第一電壓檢測單元8和第二電壓檢測單元9，電阻r2和電阻r5的連接端與第一電壓檢測單元8、第二電壓檢測單元9的電壓檢測端信號連接，第一電壓檢測單元8、第二電壓檢測單元9信號輸出端與微控制器7信號連接。

進一步的，還包括驅(qū)動電路4，6個絕緣柵雙極型晶體管的控制極與驅(qū)動電路4的驅(qū)動端相連接，驅(qū)動電路4的信號端與微控制器7相連接。

可以理解的，通過第一電流檢測單元1和第二電流檢測單元2對整流橋的輸入端的連接端進行分流檢測；通過第一電壓檢測單元8和第二電壓檢測單元9對電阻r2和電阻r5的連接端進行分壓檢測。微控制器7根據(jù)反饋電流檢測和分壓檢測結(jié)果發(fā)出控制信號至驅(qū)動單元，驅(qū)動單元7接收到控制信號后驅(qū)動電機，對電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。

進一步的，還包括外圍故障輸入單元6和pc通訊單元5，外圍故障輸入單元6和pc通訊單元5均與微控制器7信號連接。

本發(fā)明中，微控制器7為mcu控制電路。

上述技術方案工作原理：

s1、通過電壓檢測單元的檢測，檢測出施加在電機三相的電壓vu,vv,vw；

s2、通過電流檢測單元的檢測，檢測出電機的反饋電流iu,iv,iw；

s3、vu,vv,vw，通過32位的mcu根據(jù)下面公式計算出ud,uq；

s4、iu,iv,iw通過32位的mcu根據(jù)公式下面計算出id,iq；

s5、步驟s3、s4中計算所得ud,uq和id,iq和電機的電阻參數(shù)r，電感參數(shù)ld,lq,以及反電動勢ke根據(jù)下面公式計算出轉(zhuǎn)速w；

s6、根據(jù)計算的轉(zhuǎn)速，和角度差δθ，得到下一時刻的電機角度；

θn＝θ(n-1)+δθ＝w*t(n)-w*t(n-1)

s7、根據(jù)目前實際的轉(zhuǎn)速w和指令轉(zhuǎn)速wr的速度差作為偏移量，通過pid調(diào)解，得到指令vd,vq，然后指令vd,vq根據(jù)步驟3的公式反算出vu,vv,vw的指令。

通過對輸入電壓的檢測，轉(zhuǎn)換成相應的交流電壓施加在電機上，電機產(chǎn)生的電流通過電流互感器檢測出準確的數(shù)據(jù)，然后通過反饋電流，施加電機電壓以及電機參數(shù)建立數(shù)學模型，計算出實際的電機轉(zhuǎn)子位置，最后通過計算的轉(zhuǎn)子位置變化得出電機旋轉(zhuǎn)速度。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但本發(fā)明不限于所描述的實施方式。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。