一種新型的無位置電機的方波驅(qū)動濾波方法與流程

本發(fā)明涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的無位置電機的方波驅(qū)動濾波方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的無位置電機的方波驅(qū)動方法中，比較常用的就是反電動勢法去檢測轉(zhuǎn)子的位置信號，而由于現(xiàn)有電機的調(diào)速范圍一般都會在0-21000rpm之間，若按照設(shè)定的過零點相移30度電角度參數(shù)設(shè)置，在低轉(zhuǎn)速階段，會比較精準，但隨著轉(zhuǎn)速的提升，反電動勢越來越大，該30度電角度會因濾波電容過大產(chǎn)生滯后，導致過零點真實的相移角度會大于30度，電機換相滯后；相反，若將濾波電容過小，在高轉(zhuǎn)速階段，過零點真實相移角度可以為30度電角度，但是在低轉(zhuǎn)速階段，過零點會因濾波電容過小，在電機換相時刻反電動勢相對減少，誤觸發(fā)比較器輸出異常信號，導致電機換相超前，甚至無法啟動；若選中間轉(zhuǎn)速，作為過零點在低速段或高速段，其過零點相移角度都不等于30度電角度，電機甚至無法啟動，故其所適用的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍太小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的即在于提供一種新型的無位置電機的方波驅(qū)動濾波方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明是一種新型的無位置電機的方波驅(qū)動濾波方法，包括：

驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)，同時驅(qū)動計數(shù)器按預(yù)定的計數(shù)時長進行計數(shù)；

在電機進行運轉(zhuǎn)的同時，判斷是否接收到換相動作請求，若接收到換相動作請求，則進行電機換相動作，并獲取當前時刻的計數(shù)器中通過計數(shù)所得的計數(shù)值；

在執(zhí)行電機換相動作后，繼續(xù)驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)；

在獲取當前時刻的計數(shù)器中的計數(shù)值后，對計數(shù)器中的計數(shù)值進行清零，并重新進行計數(shù)；

對最近獲取的計數(shù)值進行換算，得到濾波深度值；

在繼續(xù)驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)的同時，再次判斷是否接收到換相動作請求，若再次接收到換相動作請求，則獲取當前時刻的計數(shù)器中重新進行計數(shù)所得的計數(shù)值；

判斷該重新進行計數(shù)所得的計數(shù)值是否小于該濾波深度值，若是，則忽略該接收到的換相動作請求，并繼續(xù)驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)。

進一步，所述判斷該重新進行計數(shù)所得的計數(shù)值是否小于該濾波深度值還包括：

若否，則進行電機換相動作，并獲取當前時刻的計數(shù)器中通過計數(shù)所得的計數(shù)值。

進一步，所述驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)，同時驅(qū)動計數(shù)器按預(yù)定的計數(shù)時長進行計數(shù)之前包括：

對計數(shù)器中的預(yù)定的計數(shù)時長進行設(shè)定。

進一步，所述計數(shù)時長為20ms。

進一步，所述對最近獲取的計數(shù)值進行換算，得到濾波深度值包括：

將該計數(shù)值的百分比例值設(shè)定為濾波深度值，該百分比例值小于100%。

進一步，所述百分比例值為10%。

進一步，所述再次判斷是否接收到換相動作請求還包括：

若沒有再次接收到換相動作請求，則進行繼續(xù)驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的方波驅(qū)動濾波方法應(yīng)用于電機的高速運轉(zhuǎn)的場合，對比較器輸?shù)某鲞M行軟件濾波，屏蔽低轉(zhuǎn)速階段的異常的信號干擾，從而實現(xiàn)兼容低轉(zhuǎn)速范圍，使電機能順利運行，在不更改硬件電路的基礎(chǔ)上具有更寬的調(diào)速范圍。

附圖說明

為了易于說明，本發(fā)明由下述的較佳實施例及附圖作詳細描述。

圖1為本發(fā)明的硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明濾波方法一個實施例的工作流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，本發(fā)明主要是基于LM339比較器作為電機反電動勢的檢測器件的波方法，比較器負極輸入的REF是使用3個電阻虛擬電機繞組零點的虛擬零點，而比較器正極輸入為電機相電壓，通過將電機相電壓經(jīng)過分壓與過零點電角度相移后，與虛擬零點進行比較，從而得到正確的電機換相信號。但該電路受限于相電壓的RC濾波電路，該濾波電路參數(shù)直接影響到過零點的電角度相移幅值，若過零點相移過大，會導致電機換相信號滯后；若過零點相移過小，會導致電機換相信號超前；

對于超高速系統(tǒng)來說，由于電機的調(diào)速范圍一般都會在0-21000rpm，若按照設(shè)定的過零點相移30度電角度參數(shù)設(shè)置，在低轉(zhuǎn)速階段，會比較精準，但隨著轉(zhuǎn)速的提升，反電動勢越來越大，該30度電角度會因濾波電容C20過大產(chǎn)生滯后，導致過零點真實的相移角度會大于30度，電機換相滯后；相反，若將濾波電容C20過小，在高轉(zhuǎn)速階段，過零點真實相移角度可以為30度電角度，但是在低轉(zhuǎn)速階段，過零點會因濾波電容C20過小，在電機換相時刻反電動勢相對減少，誤觸發(fā)LM339比較器輸出異常信號，導致電機換相超前，失步甚至無法啟動；若選中間轉(zhuǎn)速，作為過零點在低速段或高速段，其過零點相移角度都不等于30度電角度，電機甚至無法啟動。

本發(fā)明選取的系統(tǒng)為超高轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，但由于其反電動勢RC濾波程度比較淺，即濾波電容C20選取比較小容量，容易誤觸發(fā)LM339比較器輸出異常信號。

為了解決上述問題，請參閱圖2，本發(fā)明提供了一種新型的無位置電機的方波驅(qū)動濾波方法，其包括：

201. 對計數(shù)時長進行設(shè)定

對計數(shù)器中的預(yù)定的計數(shù)時長進行設(shè)定；優(yōu)選地，所述計數(shù)時長為20ms。計數(shù)器對LM339輸出信號的電平變化時間進行記數(shù)，記錄每次切換的時間間隔，當電機啟動前，該計數(shù)器處于待機狀態(tài)；同時，設(shè)置MCU外部中斷功能，當LM339輸出信號電平發(fā)生變化時，MCU能及時響應(yīng)。

202. 電機進行運轉(zhuǎn)同時計數(shù)器計數(shù)

驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)，同時驅(qū)動計數(shù)器按預(yù)定的計數(shù)時長進行計數(shù)；計數(shù)器開始記錄LM339輸出信號電平變化時間間隔；當沒接收到系統(tǒng)的換相請求前，計數(shù)器一直保持計數(shù)模式，累計計數(shù)器數(shù)值不清零；

203. 判斷是否接收到換相請求

在電機進行運轉(zhuǎn)的同時，判斷是否接收到換相動作請求，若接收到換相動作請求，則進行204. 電機換相獲取當前計數(shù)值；當LM339的電平變化的條件滿足系統(tǒng)執(zhí)行換相動作時，生成換相動作請求；

204. 電機換相并獲取當前計數(shù)值

進行電機換相動作，并獲取當前時刻的計數(shù)器中通過計數(shù)所得的計數(shù)值K；

205. 計數(shù)器重新進行計數(shù)

在獲取當前時刻的計數(shù)器中的計數(shù)值后，對計數(shù)器中的計數(shù)值進行清零，并重新進行計數(shù)；在記錄前一次LM339電平持續(xù)時間后，計數(shù)器累計計數(shù)數(shù)值清零，并重新計數(shù)；

206.電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)

在執(zhí)行電機換相動作后，繼續(xù)驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)；

207. 計數(shù)濾波深度值

對最近獲取的計數(shù)值按其百分比例值設(shè)定為濾波深度值，該百分比例值小于100%，優(yōu)選地，所述百分比例值為10%。即，濾波深度值θ=K*10%；

208. 再次判斷是否收到換相請求

在繼續(xù)驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)的同時，再次判斷是否接收到換相動作請求，若再次接收到換相動作請求，則進行209. 判斷是否小于該濾波深度值；；若沒有再次接收到換相動作請求，則進行206.電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

209. 判斷是否小于該濾波深度值

判斷該重新進行計數(shù)所得的計數(shù)值是否小于該濾波深度值K1，若是，則進行210. 忽略該接收到的換相動作請求；若否，則進行204. 電機換相獲取當前計數(shù)值；

若發(fā)現(xiàn)K1<θ，可認為此時發(fā)生的電平變化距離上次電平變化時間太短，屬于非正常變化，故根據(jù)該邏輯判定該電平變化無效，忽略換相請求，不作處理；若K1>θ，可認為此時發(fā)生的電平變化距離上次電平變化時間正常，可再次執(zhí)行換相動作，重復(fù)計數(shù)器計數(shù)值更新和清零操作；

210. 忽略換相動作請求

當重新進行計數(shù)所得的計數(shù)值小于該濾波深度值時，忽略該接收到的換相動作請求，并按當前的狀態(tài)繼續(xù)驅(qū)動電機進行運轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的濾波原理主要是通過對LM339信號的波形輪廓以及電平持續(xù)時間的監(jiān)測；監(jiān)測該電平持續(xù)時間的意義在于，電平持續(xù)時間可以體現(xiàn)出電機轉(zhuǎn)速狀態(tài)，若電機轉(zhuǎn)速異常，得到的LM339比較器輸出信號的持續(xù)電平會非常小或非常大，我們根據(jù)該特性，先通過理論計算出最高轉(zhuǎn)速時刻的電平持續(xù)時間值，以及最低轉(zhuǎn)速時刻的電平持續(xù)時間值，規(guī)劃出信號電平的有效時間范圍；舉換相周期K的10%的時間為濾波深度為例，該換算公式為 θ=K*10%，通過邏輯判斷可控制電機的換相是否執(zhí)行；若檢測到輸入信號的電平持續(xù)時間不在該有效范圍內(nèi)，則可認為電平為異常電平，系統(tǒng)對該電平信號不做處理；若輸入信號的電平持續(xù)時間處于該有效范圍內(nèi)，則認為該電平為有效電平，系統(tǒng)根據(jù)該電平信號進行電機換相動作；當然，該濾波深度可隨轉(zhuǎn)速、負載等不同而實時進行修正，可使系統(tǒng)具備很強的抗干擾性。

本發(fā)明只要算出電機的調(diào)速范圍，并設(shè)定好該參數(shù)范圍，即可自動識別出是否異常，省去了對于不同電機都要調(diào)整RC濾波電路參數(shù)的麻煩。在一定程度上提高了硬件設(shè)計效率和軟件可靠性。

由于基于LM339比較器獲取位置信號的方案，其一定會存在調(diào)速范圍窄的問題；但通過本發(fā)明所述的濾波方法，都可實現(xiàn)兼容電機高低轉(zhuǎn)速狀態(tài)，在不更改硬件電路的基礎(chǔ)上具有更寬的調(diào)速范圍，而且濾波深度可根據(jù)上一次是計算值K對濾波深度值θ實時進行修正，使系統(tǒng)具備很強的工況適應(yīng)性，對電機運行的穩(wěn)定性、抗干擾性都很有效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。