一種無刷直流電機調速系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種無刷直流電機的調速控制系統，包括：驅動電路、逆變電路、轉子位置檢測電路、控制電路、電流檢測電路、PWM信號發生電路和輸入與顯示電路。本發明提供的無刷直流電機的調速控制系統運用轉速電流雙閉環PI控制策略，對無刷直流電機轉速和電流進行雙閉環控制。
【專利說明】
一種無刷直流電機調速系統
技術領域
[0001]本發明涉及電機控制技術領域，尤其涉及一種無刷直流電機調速系統。
【背景技術】
[0002]無刷直流電動機是隨著電子技術的迅速發展而發展起來的一種新型直流電機，它是現代工業設備中重要的運動部件。無刷直流電機以法拉第電磁感應定律為基礎，而又以新興的電力電子技術、數字電子技術和各種物理原理為后盾，具有很強的生命力。無刷直流電機的最大特點是沒有換向器和電刷組成的機械接觸機構。
[0003]無刷直流電機集交流電機和直流電機優點于一體，它既具有交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優點，又具備直流電機運行效率高、調速性能好的特點，同時無勵磁損耗。目前在工業先進的國家里，工業自動化領域中的有刷直流電動機已經逐步被無刷直流電動機所替代。
[0004]無刷直流電動機相對于其它類型電動機來說具有許多的優勢，它的驅動、控制更是和電子技術息息相關，因此，對無刷電機的控制具有重要工程實用價值。由于無刷直流電機具有高效率、長壽命、低噪聲以及較好的轉速一轉矩特性等優點，在汽車、航空、家用電器等行業得到了較好的發展。
【發明內容】
[0005]針對上述技術問題，為了對無刷直流電機進行調速控制，本發明目的在于提供一種無刷直流電機調速控制器，滿足對無刷直流電機進行轉速控制的要求。
[0006]為達到上述目的，根據本發明采用的技術方案，提供一種無刷直流電機調速控制系統，包括:驅動電路1、逆變電路2、轉子位置檢測電路3、控制電路4、電流檢測電路5、PffM信號發生電路6、輸入與顯示電路7、電平轉換電路8、直流電壓源9、無刷直流電機10、信號處理器11，其中:逆變電路2與無刷直流電機10直接相連，無刷直流電機10分別連接電流檢測電路5和轉子位置檢測電路3，電流檢測電路5通過信號處理器11與控制電路4連接并將電流信號反饋至控制電路4，轉子位置檢測電路3通過電平轉換電路8與控制電路4連接并將轉子位置信號反饋至控制電路4。
[0007]進一步地，所述控制電路4是MSP430F149型處理芯片。
[0008]進一步地，所述MSP430F149型處理芯片包括:信號捕獲單元接口 Pl、輸入接口 P2、顯示接口 P3、PffM信號接口 P4、換相控制接口 P5、電流采樣接口 P6。
[0009]進一步地，所述控制電路4的輸入接口P2和顯示接口 P3連接外部輸入設備，并且所述控制電路4的顯示接口 P3連接外部顯示設備。
[0010]進一步地，所述控制電路4采用轉速電流雙閉環的控制策略對HVM信號發生電路6進行控制，通過PWM信號發生電路6產生不同占空比的PWM信號，將各路PWM信號送入驅動電路I，從而通過逆變電路I對無刷直流電機1進行控制。
[0011]進一步地，所述驅動電路I包括MOSFET驅動芯片。
[0012]進一步地，所述MOSFET驅動芯片是IR2136型驅動芯片。
[0013]進一步地，所述MOSFET具有三相逆變橋主電路，該三相逆變橋主電路與無刷直流電機直接相連。
[0014]本發明的有益效果是:采用該控制器對無刷直流電機進行調速控制，具有優良的動、靜態性能。在電機負載轉矩發生變化時，控制器使無刷直流電機能夠在較短時間內回到給定轉速。此外，通過按鍵可以控制電機的啟動、停止、正反轉，通過按鍵也可以設置給定轉速的大小，并且液晶屏實時顯示電機的運行狀態以及各項運行參數。
[0015]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0016]圖1示出本發明的無刷直流電機調速系統的結構示意圖；
[0017]圖2示出本發明的無刷直流電機調速系統的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0019]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0020]圖1示出本發明的無刷直流電機調速系統的結構示意圖。如圖1所示，本發明提供一種無刷直流電機調速系統包括:驅動電路1、逆變電路2(例如，包括逆變橋)、轉子位置檢測電路3(例如，包括霍爾位置傳感器)、控制電路4、電流檢測電路5、信號處理器IUPffM信號發生電路6和輸入與顯示電路7。其中逆變電路部分2與無刷直流電機10直接相連。逆變電路2外接直流電壓源9，為整個無刷直流電機調速系統供電。驅動電路I輸出的MOSFET驅動信號與逆變電路2上的MOSFET相對應。控制電路4包括信號捕獲單元接口 Pl、輸入接口 P2、顯示接口 P3、P麗信號接口 P4、換相控制接口 P5、電流采樣接口 P6。轉子位置檢測電路3中霍爾位置傳感器信號經過電平轉換電路8后與控制電路4的信號捕獲單元接口 Pl直接相連。電流檢測電路5的輸出信號與控制電路4的電流采樣接口 P6 口相連，便于控制電路4對電流進行采樣。控制電路4的P4和P5 口與P麗信號發生電路6的輸入端口相連，P麗信號發生電路6的輸出信號與驅動電路I中的驅動信號端口直接相連，驅動MOSFET驅動芯片。控制電路4的P2和P3 口與鍵盤輸入和顯示電路7直接相連，鍵盤用于輸入參數，控制電機允許狀態，顯示電路用于顯示電機的運行狀態。
[0021]圖2示出本發明的無刷直流電機調速系統的模塊示意圖。如圖2所示，控制電路4采用MSP430F149型芯片，該芯片包括信號捕獲單元接口 Pl、輸入接口 P2、顯示接口 P3、PWM信號接口 P4、換相控制接口 P5、電流采樣接口 P6。信號捕獲單元接口 PI鏈接電平轉換電路，以接收經電平轉換后的轉子位置信號。輸入接口 P2和顯示接口P3連接輸入與顯示電路，以使得輸入接口 P2接收輸入信號，顯示接口 P3發送顯示信號。換相控制接口 P5連接PWM信號發生器，以向PWM信號發生器發送無刷電機的換相控制信號。
[0022]提供一種無刷直流電機調速系統，該控制器包括驅動電路、逆變電路、轉子位置檢測電路、控制電路、電流檢測電路、PWM信號發生電路和輸入與顯示電路等。逆變電路是MOSFET驅動芯片，并包括通過MOSFET構建了三相逆變橋主電路，逆變主電路與無刷直流電機直接相連。通過電流檢測電路和轉子位置檢測電路，分別可以獲得電機轉動時的電流大小和電機的轉子位置信號，并將兩個信號都送入控制電路中。控制電路以MSP430F149作為處理器，采用轉速電流雙閉環的控制策略對PWM信號發生電路6進行控制，通過PffM信號發生裝置產生不同占空比的PWM信號，將各路PWM信號送入驅動電路I，從而通過逆變電路I對無刷直流電機10進行控制。此外在控制電路外圍接有相應的顯示和鍵盤輸入電路。控制器電路輸出相應的控制信號給MOSFET驅動芯片，從而驅動三相逆變電路，調節電機的轉速大小。驅動電路主要是以驅動芯片IR2136組成。
[0023]實施步驟:
[0024]步驟一:在控制電路3面板上打開調速系統總開關，啟動無刷直流電機調速系統。
[0025]步驟二:通過輸入與顯示電路7按鍵進入參數設置界面，設置給定電機轉速值，電機轉動方向。
[0026]步驟三:通過輸入與顯示電路7按鍵進入電機運行界面，按下電機啟動按鈕，電機啟動。輸入與顯示電路7上實時顯示電機的實際轉速和電流大小。
[0027]步驟四:通過輸入與顯示電路7按下電機停止按鈕，電機停止轉動。
[0028]步驟五:通過輸入與顯示電路7按鍵進入參數設置界面，重新進行參數設置。
[0029]該數字控制器主要由驅動電路、逆變電路、轉子位置檢測電路、控制電路、電流檢測電路、PWM信號發生電路和輸入與顯示電路等部分組成。控制電路部分主要是以MSP430F149為處理器，運用轉速電流雙閉環PI控制策略，對無刷直流電機轉速和電流進行雙閉環控制。當在電機負載發生變化時，控制器能夠在短時間內使得轉速回到給定值。本控制器結構簡單，性能可靠，具有積極意義和廣闊的市場價值。
[0030]本發明提供了一種采用轉速、電流雙閉環PI控制策略的無刷直流電機調速系統的數字控制器。可以在汽車、航空、家用電器等行業有較好的應用
[0031]本技術領域技術人員可以理解，本發明中已經討論過的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案可以被交替、更改、組合或刪除。進一步地，具有本發明中已經討論過的各種操作、方法、流程中的其他步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。進一步地，現有技術中的具有與本發明中公開的各種操作、方法、流程中的步驟、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、組合或刪除。以上所述僅是本發明的部分實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種無刷直流電機調速控制系統，其特征在于，包括: 驅動電路1、逆變電路2、轉子位置檢測電路3、控制電路4、電流檢測電路5、PffM信號發生電路6、輸入與顯示電路7、電平轉換電路8、直流電壓源9、無刷直流電機10、信號處理器11，其中:逆變電路2與無刷直流電機10直接相連，無刷直流電機10分別連接電流檢測電路5和轉子位置檢測電路3，電流檢測電路5通過信號處理器11與控制電路4連接并將電流信號反饋至控制電路4，轉子位置檢測電路3通過電平轉換電路8與控制電路4連接并將轉子位置信號反饋至控制電路4。2.根據權利要求1所述的無刷直流電機調速系統，其特征在于，所述控制電路4是MSP430F149型處理芯片。3.根據權利要求1所述的無刷直流電機調速系統，其特征在于，所述MSP430F149型處理芯片包括: 信號捕獲單元接口 Pl、輸入接口 P2、顯示接口 P3、P麗信號接口 P4、換相控制接口 P5、電流采樣接口 P6。4.根據權利要求3所述的無刷直流電機調速系統，其特征在，所述控制電路4的輸入接口 P2和顯示接口 P3連接外部輸入設備，并且所述控制電路4的顯示接口 P3連接外部顯示設備。5.根據權利要求2所述的無刷直流電機調速系統，其特征在于，所述控制電路4采用轉速電流雙閉環的控制策略對PWM信號發生電路6進行控制，通過PffM信號發生電路6產生不同占空比的PWM信號，將各路PffM信號送入驅動電路I，從而通過逆變電路I對無刷直流電機1進行控制。6.根據權利要求1所述的無刷直流電機調速系統，其特征在于，所述驅動電路I包括MOSFET驅動芯片。7.根據權利要求6所述的無刷直流電機調速系統，其特征在于，所述MOSFET驅動芯片是IR2136型驅動芯片。8.根據權利要求1所述的無刷直流電機調速系統，其特征在于，所述MOSFET具有三相逆變橋主電路，該三相逆變橋主電路與無刷直流電機直接相連。
【文檔編號】H02P6/08GK106026796SQ201610552898
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】王嘉毅, 王晨乃, 蔣慧敏
【申請人】河海大學