專利名稱：直流無刷電機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直流無刷電機控制裝置。
背景技術(shù)：
近幾年，家電領(lǐng)域競爭日趨激烈，技術(shù)含量不斷提高，產(chǎn)品質(zhì)量也有了長足發(fā)展。在冰箱領(lǐng)域隨著制冷技術(shù)和保溫技術(shù)的提高，冰箱的技術(shù)指標不斷提升。但從控制角度講，人們并不滿足現(xiàn)狀，現(xiàn)在的傳統(tǒng)定頻冰箱使用繼電器控制壓機的起停，不能調(diào)節(jié)速度，從而先天存在著耗電多、電流沖擊大、噪音大、控制特性差等缺點，從整個冰箱來看，也滿足不了人們預(yù)期的快速制冷，平穩(wěn)保溫等理想的性能。
直流變頻電冰箱集變頻控制、模糊控制、無位置與無速度傳感器技術(shù)于一體，可節(jié)能(耗電量比相同容積的降低)約30％，靜音，制冷速度快。其變頻無刷直流電機以變速方式工作，使用壽命與冷凍能力也大大提高。變頻無刷直流電機內(nèi)核是一種通過PWM控制的無刷直流電機，利用變頻調(diào)速技術(shù)進行控制，PWM載波頻率可調(diào)，調(diào)節(jié)載波占空比來調(diào)節(jié)電壓，速度控制精度±1r/s。由于其運算速度要求較快，目前，在冰箱的直流無刷電機控制中，主芯片采用的是DSP或?qū)Ｓ梦⒖刂破?，其?yōu)點是運算快，編程方便，開發(fā)周期短，但缺點是抗干擾能力弱，成本高。而如果采用低成本MCU的話，由于MCU速度等性能的不足，需要極其復(fù)雜的外圍電路，同樣具有成本高、抗干擾能力弱的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了解決以上問題，提供一種直流無刷電機控制裝置，使外圍電路簡單、接口能力強、成本低、可選資源豐富。
本實用新型實現(xiàn)上述目的的方案是一種直流無刷電機控制裝置，包括中央處理單元、驅(qū)動控制電路、電流檢測電路、反電動勢檢測電路，所述驅(qū)動控制電路輸入端與中央處理單元相連，輸出端與其所控制的直流無刷電機相連，電流檢測電路輸入端與驅(qū)動控制電路相連，輸出端與中央處理單元相連，其特征是所述反電動勢檢測電路輸入端與驅(qū)動控制電路的電機驅(qū)動電壓相連以獲得電機反饋信號，且該反電動勢檢測電路內(nèi)部包括有低頻濾波電路，所述低頻濾波電路能對電機反饋信號進行處理以獲得一個頻率與電機轉(zhuǎn)速相對應(yīng)、相位與電機轉(zhuǎn)子的位置相對應(yīng)、幅值與電機電壓成比例的正弦信號。
采用以上方案的有益效果由于反電動勢檢測電路內(nèi)部包括有低頻濾波電路，使得復(fù)雜的電機反饋信號變成一個頻率與電機轉(zhuǎn)速相對應(yīng)、相位與電機轉(zhuǎn)子的位置相對應(yīng)、幅值與電機電壓成比例的正弦信號，該信號大大減輕了中央處理單元的處理工作量，使得在不增加外圍電路復(fù)雜性的前提下，使用普通的8位MCU成為可能，使用16位MCU和DSP(數(shù)字信號處理器)也就更容易，這就大大降低了成本，而接口能力也更強，可選資源也更豐富。


圖1是本實用新型實施例電源部分方框示意圖。
圖2是本實用新型實施例整體方框示意圖。
圖3是本實用新型電源濾波部分示意圖。
圖4是本實用新型電流檢測部分示意圖。
圖5是本實用新型反電動勢檢測部分示意圖。
圖6是本實用新型8位MCU部分示意圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。
如圖所示2，本例中的直流無刷電機控制裝置包括中央處理單元1、驅(qū)動控制電路2、電流檢測電路3、反電動勢檢測電路4，所述驅(qū)動控制電路2輸入端與中央處理單元1相連，輸出端與其所控制的直流無刷電機5相連，電流檢測電路3輸入端與驅(qū)動控制電路2相連，輸出端與中央處理單元1相連。
如圖5所示，所述反電動勢檢測電路4輸入端(圖5中的R19、R20、R21處)與驅(qū)動控制電路2的電機驅(qū)動信號相連以獲得電機反饋信號，且該反電動勢檢測電路4內(nèi)部包括有低頻濾波電路，所述低頻濾波電路能對電機反饋信號進行處理以獲得一個頻率與電機轉(zhuǎn)速相對應(yīng)、相位與電機轉(zhuǎn)子的相位相對應(yīng)、幅值與電機電壓成正比的正弦信號。圖中的低頻濾波電路每相都由一個電阻R19、R20、R21和R22、R23、R24與一個濾波電容C18、C19、C20并聯(lián)接地而構(gòu)成，但濾波電路也可以由其他方式實現(xiàn)，如用濾波器等。
由于電機反饋信號經(jīng)濾波電路進行處理后得到的是近似的正弦信號，使得中央處理單元的運算工作量大大減小，因此所述中央處理單元1完全可以采用8位MCU來實現(xiàn)，而這并不需要象現(xiàn)有技術(shù)那樣增加外圍電路的復(fù)雜性，而用16位MCU、DSP等來實現(xiàn)就更容易。電機反饋信號經(jīng)濾波電路進行處理后并沒有丟失有用的信息，這正是本實用型的成功之處?，F(xiàn)有技術(shù)之所以要把電機把饋信號全部輸入到中央處理單元中，是為了從中提取反饋信息，以便為控制策略所用。但經(jīng)我們的研究和實驗證明，完全不需要這么復(fù)雜的信號。
見圖1，電路中的電源電路9包括輸入端與市電相連的電源濾波電路91、輸入端與電源濾波電路91相連的整流橋92、輸入端與整流橋92的電源模塊93、輸入端與電源模塊93相連的的穩(wěn)壓電路94，其中整流橋92、電源模塊93、穩(wěn)壓電路94分別輸出一個直流電壓，用于對電路的有源器件供電，其中整流橋92的輸出電壓還與市電電壓檢測電路7相連。220VAC的交流電經(jīng)過整流橋產(chǎn)生直流電壓VDD；VDD經(jīng)過電源模塊產(chǎn)生12V直流電源，供驅(qū)動控制部分電路使用；12VDC經(jīng)穩(wěn)壓電路得到5VDC，供MCU等處使用。
再參見圖2，本電路還包括LED指示電路6，其輸入端與中央處理單元1相連；市電電壓檢測電路7(即圖2中VDD電壓檢測)，其輸出端與中央處理單元1相連；通訊信號電路8，其輸出端與中央處理單元1相連。VDD電壓檢測電路7目的是隨時檢測市電變化情況，以調(diào)整控制策略；LED電路6指示驅(qū)動器的運行狀態(tài)；通訊信號電路8用于接收上位機(冰箱控制器)的信號，并根據(jù)信號要求來控制直流無刷電機的轉(zhuǎn)速。
見圖3，所示為電源濾波電路91，該部分電路主要目的是提高驅(qū)動器本身性能，并減少對外界電網(wǎng)的干擾，優(yōu)化EMC(電磁兼容)、EMI(電磁干擾)等性能，它包括第一、二、四電容C1、C2、C4，電感L1，和限流保護電阻RT1，所述第一、二電容C1、C2一端分別接于市電的零線或相線上，另一端接地，電感L1有兩個，分別串聯(lián)于零線和相線上，限流保護電阻RT1串聯(lián)于其中一個電感上；第四電容C4并聯(lián)于整個電源濾波電路91的兩個輸出端上。
圖4是電流檢測部分的示意圖，該部分用于檢測無刷直流電機運行過程中的電流變化情況，防止過流。當無刷直流電機運行時，隨著其電流的變化，R32兩端的電壓也隨之變化，如果電流超過一定的限制，比較器U5的1腳電平將發(fā)生改變，并立即停止無刷直流電機運行，從而起到過流保護作用。
圖6是8位MCU示意圖。該部分是驅(qū)動器的核心部分，目前已有的直流無刷電機控制在簡單的外圍電路情況下所用的處理器是DSP或?qū)Ｓ梦⒖刂破骷皬?fù)雜的外圍電路。而本實用新型驅(qū)動器采用的是普通8位MCU，如TOSHIBA的TMP87P809、MOTOROLA、ST等MCU，實現(xiàn)無刷直流電機起動、加速、換相及閉路調(diào)速等一系列的控制及算法，且外圍電路簡單。經(jīng)實驗證明，本實用新型驅(qū)動器在性能、指標等方面已經(jīng)達到或超過用DSP或?qū)Ｓ梦⒖刂破髯龀傻尿?qū)動器，并滿足相關(guān)技術(shù)要求。本實用新型驅(qū)動器成本低，抗干擾能力強，可選資源豐富，具有良好的技術(shù)及競爭優(yōu)勢。
權(quán)利要求1.一種直流無刷電機控制裝置，包括中央處理單元(1)、驅(qū)動控制電路(2)、電流檢測電路(3)、反電動勢檢測電路(4)，所述驅(qū)動控制電路(2)輸入端與中央處理單元(1)相連，輸出端與其所控制的直流無刷電機(5)相連，電流檢測電路(3)輸入端與驅(qū)動控制電路(2)相連，輸出端與中央處理單元(1)相連，其特征是所述反電動勢檢測電路(4)輸入端與驅(qū)動控制電路(2)的電機驅(qū)動信號相連以獲得電機反饋信號，且該反電動勢檢測電路(4)內(nèi)部包括有低頻濾波電路，所述低頻濾波電路能對電機反饋信號進行處理以獲得一個頻率與電機轉(zhuǎn)速相對應(yīng)、相位與電機轉(zhuǎn)子的位置相對應(yīng)、幅值與電機電壓成比例的正弦信號。
2.如權(quán)利要求1所述的直流無刷電機控制裝置，其特征是所述中央處理單元(1)是8位MCU。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直流無刷電機控制裝置，其特征是還包括LED指示電路(6)，其輸入端與中央處理單元(1)相連。
4.如權(quán)利要求1或2所述的直流無刷電機控制裝置，其特征是還包括市電電壓檢測電路(7)，其輸出端與中央處理單元(1)相連。
5.如權(quán)利要求1或2所述的直流無刷電機控制裝置，其特征是還包括通訊信號電路(8)，其輸出端與中央處理單元(1)相連。
6.如權(quán)利要求1或2所述的直流無刷電機控制裝置，其特征是還包括電源電路(9)，它包括輸入端與市電相連的電源濾波電路(91)、輸入端與電源濾波電路(91)相連的整流橋(92)、輸入端與整流橋(92)的電源模塊(93)、輸入端與電源模塊(93)相連的穩(wěn)壓電路(94)，其中整流橋(92)、電源模塊(93)、穩(wěn)壓電路(94)分別輸出一個直流電壓，用于對電路的器件供電，其中整流橋(92)的輸出電壓還與市電電壓檢測電路(7)相連。
7.如權(quán)利要求1或2所述的直流無刷電機控制裝置，其特征是所述低頻濾波電路包括濾波電阻(R22、R23、R24)和分別與各個電阻相并聯(lián)的濾波電容(C18)、(C19)、(C20)，并聯(lián)后一端接地，另一端串接采樣電阻(R19、R20、R21)，采樣電阻(R19、R20、R21)的另一端與電機電壓相連。
8.如權(quán)利要求6所述的直流無刷電機控制裝置，其特征是所述電源濾波電路(91)包括第一、二、四電容(C1、C2、C4)，電感(L1)，和限流保護電阻(RT1)，所述第一、二電容(C1、C2)一端分別接于市電的零線或相線上，另一端接地，電感(L1)有兩個，分別串聯(lián)于零線和相線上，限流保護電阻(RT1)串聯(lián)于其中一個電感上；第四電容(C4)并聯(lián)于整個電源濾波電路(91)的兩個輸出端上。
專利摘要本實用新型公開一種直流無刷電機控制裝置，反電動勢檢測電路輸入端與驅(qū)動控制電路的電機驅(qū)動信號相連以獲得電機反饋信號，且該反電動勢檢測電路內(nèi)部包括有低頻濾波電路，所述低頻濾波電路能對電機反饋信號進行處理以獲得一個頻率與電機轉(zhuǎn)速相對應(yīng)、相位與電機轉(zhuǎn)子的位置相關(guān)、幅值與電機電壓成比例的正弦信號。電機反電動勢經(jīng)此處理后送入控制電路，大大減輕了中央處理單元的處理工作量，使得在不增加外圍電路復(fù)雜性的前提下，使用普通的8位MCU成為可能，使用16位MCU和DSP(數(shù)字信號處理器)也就更容易，這就大大降低了成本，而接口能力也更強，可選資源也更豐富。
文檔編號H02P7/18GK2632936SQ0326780
公開日2004年8月11日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者張福恩, 首召兵, 王永祿 申請人:深圳市和而泰電子科技有限公司