無刷直流電動機控制裝置的制造方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
[0002]本實用新型涉及一種無刷直流電動機控制裝置。
[0003]【背景技術】:
[0004]無刷直流電動機控制裝置的產(chǎn)生:自19世紀40年代出現(xiàn)直流電動機以來，憑借其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩控制特性，很長一段時間里，在電力傳動領域中占重要的地位。然而，直流電機的電刷一換向器是有機械接觸的，這是其一個致命的弱點，不但降低了整個系統(tǒng)的可靠性與壽命，而且限制了其在很多有粉塵、易燃易爆等場合中的應用。為了客服這一缺點，自20世紀90年代，省去了換向器和電刷的無刷直流電動機得到了廣泛的應用。現(xiàn)階段，隨著電力電子技術，自動化技術與計算機技術的發(fā)展，無刷直流電動機廣泛地應用于航空航天、工業(yè)自動化、機器人驅(qū)動、電動汽車以及家用電器等領域。各種應用領域?qū)o刷直流電動機控制裝置提出了很高的要求，不再是僅依靠模擬電子電路來完成閉環(huán)的控制了。現(xiàn)無刷直流電動機控制裝置要求電機快速性要好，信號采集精度要高，一些保護設施要完善，具有自我調(diào)節(jié)能力等。無刷電機的發(fā)展在很大程度上取決于電力電子技術與計算機技術的進步。傳統(tǒng)無刷直流電動機控制裝置的不足:傳統(tǒng)無刷直流電動機控制裝置的主電路一般采用交一直一交型變頻電路，整流橋與電源之間串聯(lián)濾波電感，對地并接濾波電容的方式，以消除共模干擾。橋臂兩端采用電解電容、瓷片電容與電阻并聯(lián)，再并接安規(guī)電容的方式，以消除功率管關斷時帶有的電壓尖刺。驅(qū)動電路一般采用以TLP250功率驅(qū)動型光耦為核心的電路或直接采用IPM模塊，通過DSP生成的PWM信號直接加在該電路的功率管驅(qū)動端?？刂蒲b置設有過流保護電路，檢測由于某種故障引起的過電流，通常利用運算放大器LM358形成比較電壓來檢測是否產(chǎn)生過流情況。利用A/D轉(zhuǎn)換器進行電流的采集，是通過加在無刷電機三相交流輸入端的霍爾傳感器采集三相電流，通過利用單運放構成的精密整流電路反饋回主控制器DSP，作為電流內(nèi)環(huán)電流的反饋信號。傳統(tǒng)控制裝置中存在很多的不足，在抑制噪聲方面，傳統(tǒng)控制裝置一般只考慮消除共模干擾，而忽略差模噪聲。在主回路的設計中，僅考慮通過并聯(lián)安規(guī)電容消除電壓尖刺，并沒考慮到在功率管關斷過程中產(chǎn)生的震蕩導致的不穩(wěn)定。在過流保護方面，傳統(tǒng)控制裝置附加過流保護電路適用于由某種故障引起的過電流，而并沒考慮由于過載引起電流過高導致功率管頻繁開斷，縮減工作壽命。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本實用新型的目的是提供一種無刷直流電動機控制裝置。
[0007]上述的目的通過以下的技術方案實現(xiàn):
[0008]一種無刷直流電動機控制裝置，其組成包括:開關電源模塊，所述的開關電源模塊分別與主控制器DSP、鍵盤顯示電路、EMI與逆變器主電路、功率驅(qū)動電路、電流采集與過流保護電路、電流采集與精密整流電路、過熱保護電路、電流采集與恒流斬波電路、霍爾檢測電路連接。
[0009]所述的無刷直流電動機控制裝置，所述的主控制器DSP分別與電流采集與過流保護電路、電流采集與精密整流電路、功率驅(qū)動電路、鍵盤顯示電路、過熱保護電路、霍爾檢測電路連接，所述的功率驅(qū)動電路分別與EMI與逆變器主電路、電流采集與恒流斬波電路連接，所述的過熱保護電路與EMI與逆變器主電路連接，所述的EMI與逆變器主電路分別與電流采集與過流保護電路、電流采集與恒流斬波電路電流采集與精密整流電路、無刷電機連接，所述的霍爾檢測電路與無刷電機連接。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011]1.本實用新型設在抑制噪聲方面得到了改善。在抑制噪聲方面，由于共模干擾在全頻領域特別是高頻領域所占比重較大，因此，傳統(tǒng)控制裝置采用共模扼流圈加對地共模電容的方式來消除共模干擾信號。但是，噪聲中除共模干擾外，還存在差模干擾，特別是在低頻區(qū)域內(nèi)，差模干擾占的比例較大，本設計中除了抑制共模干擾外，在線路上串接差模電感與引線之間并接電容的方式，來消除差模噪聲。
[0012]提高了功率管開斷的穩(wěn)定性。由于電路中存在引線電感，當IGBT由導通到關斷時，加在IGBT上的電壓躍變，使IGBTl關斷瞬間帶有電壓尖刺，容易引起管子電壓擊穿。為此，傳統(tǒng)控制裝置是將上下橋臂兩端并聯(lián)安規(guī)電容以消除電壓尖刺。但是在IGBT關斷過程中，雖然尖刺消除，但出現(xiàn)一段時間的震蕩。為使功率管在導通與關斷過程中具有高穩(wěn)定性，本設計改進為上下橋臂之間串接兩組阻容元件，每套阻容元件為一個電阻，四個電解電容。從而消除了關斷過程中的不穩(wěn)定性。
[0013]消除了電機啟動時的電流沖擊，主電路中在繼電器常開觸點上并聯(lián)電阻實現(xiàn)主電路充電軟起。因為在初始上電時儲能電容相當于短路，充電電流很大，若在濾波電容前加一個電阻，啟動時將該電阻與儲能電容串聯(lián)，使直流母線電壓逐步增加，待儲能電容的電壓升至額定值的80%時，繼電器常開觸點閉合，實現(xiàn)了充電軟起動，從而避免啟動時的大電流沖擊。
[0014]降低了由于過負荷引起的功率管開斷頻率。由于負載加重等原因而引起的電流過大，若單純采用電壓比較器，則功率器件導通關斷的頻率將升高，開關損耗將過大。本設計通過恒流斬波電路來限制其電流，使電流輸出為一恒定值。恒流斬波電路采用滯環(huán)比較器。這樣，有效降低了管子的開關損耗。
[0015]提高了電機運行的安全性。本設計不但考慮由于某種故障產(chǎn)出的過電流保護，而且還考慮的由于過負荷引起的功率管開斷頻率過高引起的縮減壽命。另外，由于長時間工作，功率管難免過熱，本設計加入過熱保護電路，以消除電機由于長時間運行導致器件發(fā)熱所帶來的一系列事故。提高了電機運行的安全性。
[0016]節(jié)約了控制裝置的成本。在功率驅(qū)動電路方面，相比IPM模塊，本設計采用以IR2110為核心的自舉式驅(qū)動電路。輸出電流的采集是利用兩只電流霍爾傳感器采集三相電流的方式。在供電電源方面，相比以UC3845為核心的電源，本設計采用以KA5M02659RN為核心的TOP型開關電源。
[0017]【附圖說明】:
[0018]附圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0019]附圖2是本實用新型變頻器主電路圖。
[0020]附圖3是本實用新型GAL與自舉式功率驅(qū)動電路圖。
[0021]附圖4是本實用新型帶有滯環(huán)的恒流斬波電路圖。
[0022]附圖5是本實用新型電流采集與精密整流電路圖。
[0023]附圖6是本實用新型電流采集與過流保護電路圖。
[0024]附圖7是本實用新型過熱保護電路圖。
[0025]【具體實施方式】:
[0026]實施例1:
[0027]—種無刷直流電動機控制裝置，其組成包括:開關電源模塊9，所述的開關電源模塊分別與主控制器DSP8、鍵盤顯示電路7、EMI與逆變器主電路11、功率驅(qū)動電路10、電流采集與過流保護電路1、電流采集與精密整流電路2、過熱保護電路6、電流采集與恒流斬波電路5、霍爾檢測電路4連接。
[0028]實施例2:
[0029]根據(jù)實施例1所述的無刷直流電動機控制裝置，所述的主控制器DSP分別與電流采集與過流保護電路、電流采集與精密整流電路、功率驅(qū)動電路、鍵盤顯示電路、過熱保護電路、霍爾檢測電路連接，所述的功率驅(qū)動電路分別與EMI與逆變器主電路、電流采集與恒流斬波電路連接，所述的過熱保護電路與EMI與逆變器主電路連接，所述的EMI與逆變器主電路分別與電流采集與過流保護電路、電流采集與恒流斬波電路電流采集與精密整流電路、無刷電機3連接，所述的霍爾檢測電路與無刷電機連接。
[0030]實施例3:
[0031]根據(jù)實施例1或2所述的無刷直流電動機控制裝置。將交流電源接入EMI濾波電路，EMI的輸出接變頻器電路，變頻器中的逆變電路輸出接無刷直流電機的三相定子線圈。無刷電機的三相霍爾傳感器接霍爾檢測電路，檢測電路的輸出接DSP主控制器的三個引腳CAPU CAP2與CAP3。DSP主控制器輸