一種采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公布了一種采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于：其包括單片機(jī)核心控制器模塊、整流穩(wěn)壓模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊、功率逆變器模塊、電流信號(hào)處理電路模塊、位置信號(hào)處理電路模塊和保護(hù)電路模塊。通過檢測(cè)無刷直流電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)控制電機(jī)工作。本實(shí)用新型根據(jù)無刷直流電機(jī)的原理，利用美國ATMEL公司生產(chǎn)的一款89C51單片機(jī)作為主控芯片，設(shè)計(jì)了一種無刷直流電機(jī)的控制裝置，與采用DSP和FPGA作為主控制器的無刷直流電機(jī)控制器相比，可大大降低控制器的成本。并且該裝置具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、軟件設(shè)計(jì)靈活、適用面廣、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的使用價(jià)值。
【專利說明】
一種采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機(jī)(BLDCM)是隨著新型電力電子器件和永磁材料的發(fā)展而成熟起來的一種新型電機(jī)，它屬于同步電機(jī)的范疇，既具有交流電機(jī)運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)，又具有傳統(tǒng)有刷直流電機(jī)優(yōu)越的調(diào)速性能，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。無刷直流電機(jī)在我國的發(fā)展時(shí)間雖短，但是隨著技術(shù)的日益成熟與完善得到了迅猛發(fā)展。已在航模、醫(yī)療器械、家用電器、電動(dòng)車等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)常采用DSP和FPGA作為無刷直流電機(jī)控制器，控制器成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型目的是提供一種成本低、控制靈活的采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置。通過實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并結(jié)合實(shí)際的電機(jī)參數(shù)，為無刷直流電機(jī)提供最合理的、最可靠的控制。
[0004]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于:其包括單片機(jī)核心控制器模塊、整流穩(wěn)壓模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊、功率逆變器模塊、電流信號(hào)處理電路模塊、位置信號(hào)處理電路模塊和保護(hù)電路模塊；
[0006]所述整流穩(wěn)壓模塊用于將電源經(jīng)整流和穩(wěn)壓后向功率逆變器模塊提供直流電源；
[0007]所述功率逆變器模塊由驅(qū)動(dòng)電路模塊驅(qū)動(dòng)控制無刷直流電機(jī)工作；
[0008]所述電流信號(hào)處理電路模塊用于將無刷直流電機(jī)直流側(cè)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)發(fā)送給所述單片機(jī)核心控制器模塊；
[0009]所述位置信號(hào)處理電路模塊用于檢測(cè)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并將轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)發(fā)送給所述單片機(jī)核心控制器模塊；
[0010]所述單片機(jī)核心控制器模塊與功率逆變器模塊之間連接著保護(hù)電路模塊，用于進(jìn)行過壓、過流防護(hù)和防止功率器件被損壞；
[0011]所述單片機(jī)核心控制器模塊用于根據(jù)輸入的無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)和直流側(cè)電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成的電壓信號(hào)，輸出無刷直流電機(jī)控制信號(hào)給所述驅(qū)動(dòng)電路模塊。
[0012]優(yōu)選的:所述單片機(jī)核心控制器模塊為AT89C51單片機(jī)。
[0013]所述電流信號(hào)處理電路模塊包括一個(gè)負(fù)載電阻、一個(gè)同相放大器和一個(gè)RC電路；無刷直流電機(jī)直流側(cè)的電流信號(hào)經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)同相放大器，把信號(hào)進(jìn)行低通濾波后再由RC電路，然后送到單片機(jī)核心控制器模塊的ADC端口。
[0014]所述位置信號(hào)處理電路模塊為霍爾傳感型位置檢測(cè)器。
[0015]所述驅(qū)動(dòng)電路模塊為IR2131S驅(qū)動(dòng)電路。
[0016]本實(shí)用新型根據(jù)無刷直流電機(jī)的原理，利用美國ATMEL公司生產(chǎn)的的一款89C51單片機(jī)作為主控芯片，設(shè)計(jì)了一種無刷直流電機(jī)的控制裝置，與采用DSP和FPGA作為主控制器的無刷直流電機(jī)控制器相比，可大大降低控制器的成本。并且該裝置具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、軟件設(shè)計(jì)靈活、適用面廣、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的使用價(jià)值。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型的電流信號(hào)處理電路模塊原理圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型的位置信號(hào)處理電路模塊原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明，但是此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0021]本實(shí)施例系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，提供了一種采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，包括單片機(jī)核心控制器模塊、整流穩(wěn)壓模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊、功率逆變器模塊、電流信號(hào)處理電路模塊、位置信號(hào)處理電路模塊以及保護(hù)電路模塊。為系統(tǒng)供電的交流電源經(jīng)由整流穩(wěn)壓模塊后變成為功率逆變器供電的直流電，單片機(jī)核心控制器配合驅(qū)動(dòng)電路模塊通過控制功率逆變器模塊的開關(guān)管的導(dǎo)通順序?qū)⒃撝绷麟娔孀優(yōu)闊o刷直流電機(jī)運(yùn)行所需的交流電。其中單片機(jī)核心控制器模塊與功率逆變器模塊之間連接著保護(hù)電路模塊，主要為了防止功率器件被損壞。單片機(jī)核心控制器模塊還與電流信號(hào)處理電路模塊以及位置信號(hào)處理電路模塊相連，用于實(shí)時(shí)采集無刷直流電機(jī)的母線電流以及轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。
[0022]所述單片機(jī)核心控制器模塊為AT89C51單片機(jī)。所述驅(qū)動(dòng)電路模塊為IR2131S驅(qū)動(dòng)電路。
[0023]本實(shí)施例的電流信號(hào)處理電路模塊原理圖如圖2所示，電流反饋和過流保護(hù)是所有驅(qū)動(dòng)裝置不可缺少的環(huán)節(jié)。本裝置控制的是直流側(cè)電流，測(cè)量的是母線電流，在功率管的近地端接入一個(gè)負(fù)載電阻，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。由于單片機(jī)的A/D輸入信號(hào)范圍是0-5V，用LM358構(gòu)成的同相放大器，把信號(hào)進(jìn)行低通濾波后再由RC電路，然后送到單片機(jī)的ADC端口，這樣既消除了尖峰噪聲的影響，又起到了過壓保護(hù)的作用。
[0024]本實(shí)施例的位置檢測(cè)電路模塊原理圖如圖3所示，位置信號(hào)是電機(jī)控制的主要反饋信息，只有確定轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置，才能根據(jù)程序要求決定下一步的定子三相繞組的導(dǎo)電模式。本裝置采用的是霍爾傳感型位置檢測(cè)器，一般霍爾位置傳感器是集電極開路輸出，所以要在檢測(cè)環(huán)節(jié)加上拉電阻。另外，對(duì)于編碼信號(hào)要根據(jù)檢測(cè)波形采取一定的硬件濾波和軟件防抖措施。經(jīng)過電阻上拉和電容濾波后的信號(hào)才能被送到單片機(jī)的數(shù)字I/O 口。
[0025]綜上所述，本實(shí)用新型上述實(shí)施例的一種采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，具有良好的控制精度和穩(wěn)定性能，功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)較簡單。本實(shí)用新型采用單片機(jī)作為控制器與采用DSP和FPGA作為主控制器的無刷直流電機(jī)控制器相比，可大大降低控制器的成本。并且該裝置具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、軟件設(shè)計(jì)靈活、適用面廣、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的使用價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于:其包括單片機(jī)核心控制器模塊、整流穩(wěn)壓模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊、功率逆變器模塊、電流信號(hào)處理電路模塊、位置信號(hào)處理電路模塊和保護(hù)電路模塊； 所述整流穩(wěn)壓模塊用于將電源經(jīng)整流和穩(wěn)壓后向功率逆變器模塊提供直流電源； 所述功率逆變器模塊由驅(qū)動(dòng)電路模塊驅(qū)動(dòng)控制無刷直流電機(jī)工作； 所述電流信號(hào)處理電路模塊用于將無刷直流電機(jī)直流側(cè)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)發(fā)送給所述單片機(jī)核心控制器模塊； 所述位置信號(hào)處理電路模塊用于檢測(cè)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，并將轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)發(fā)送給所述單片機(jī)核心控制器模塊； 所述單片機(jī)核心控制器模塊與功率逆變器模塊之間連接著保護(hù)電路模塊，用于進(jìn)行過壓、過流防護(hù)和防止功率器件被損壞； 所述單片機(jī)核心控制器模塊用于根據(jù)輸入的無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)和直流側(cè)電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成的電壓信號(hào)，輸出無刷直流電機(jī)控制信號(hào)給所述驅(qū)動(dòng)電路模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于:所述單片機(jī)核心控制器模塊為AT89C51單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于:所述電流信號(hào)處理電路模塊包括一個(gè)負(fù)載電阻、一個(gè)同相放大器和一個(gè)RC電路;無刷直流電機(jī)直流側(cè)的電流信號(hào)經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng)同相放大器，把信號(hào)進(jìn)行低通濾波后再由RC電路，然后送到單片機(jī)核心控制器模塊的ADC端口。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于:所述位置信號(hào)處理電路模塊為霍爾傳感型位置檢測(cè)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的采用單片機(jī)的無刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電路模塊為IR2131S驅(qū)動(dòng)電路。
【文檔編號(hào)】H02H7/09GK205430102SQ201620207603
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】柴俊
【申請(qǐng)人】無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校