智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統的制作方法
【專利摘要】一種智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統，其特征在于：該系統包括MC33035專用控制芯片、霍爾傳感器、電子測速單元、IGBT驅動單元、逆變單元、整流單元、濾波電容、控制按鈕和無刷直流電機，其采用無刷直流電機專用控制芯片MC33035進行合理控制，成本低、控制精度高，能夠根據實際需求實現對感應調壓器輸出穩定、線性調節。
【專利說明】
智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統
技術領域
[0001]本實用新型屬于試驗設備控制技術領域，且特別一種智能感應調壓器用無刷直流電機控制技術及方法。
【背景技術】
[0002]感應調壓器是利用電磁感應原理將初級電能通過磁場感應饋送到次級，又通過改變定轉子繞組軸線相對角位移和特定聯接方式，使次級負載電壓能在帶電狀態下較大的范圍內平滑無級連續調節的電器設備。感應調壓器主要用于電機電器試驗、電爐控溫、整流設備配套、發電機勵磁等場合。感應調壓器電壓調整時依靠手動或直流電機，手動調壓過程操作復雜、過于依賴工作人員經驗、安全性低，逐漸直流電機調壓方式取代。目前，感應調壓器用直流電機多采用直流電源和接觸器直接控制，調壓精度低、穩定性差。

【發明內容】

[0003]實用新型目的:
[0004]本實用新型提供一種智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統及方法，其目的是解決以往所存在的問題。
[0005]技術方案:
[0006]一種智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統，其特征在于:該系統包括MC33035專用控制芯片、霍爾傳感器、電子測速單元、IGBT驅動單元、逆變單元、整流單元、濾波電容、控制按鈕和無刷直流電機，控制按鈕連接MC33035專用控制芯片，MC33035專用控制芯片連接IGBT驅動單元，IGBT驅動單元連接逆變單元，逆變單元連接無刷直流電機，整流單元連接電網和濾波電容，濾波電容連接逆變單元，無刷直流電機一方面通過電流互感器和信號處理電路連接MC33035專用控制芯片，無刷直流電機另一方面連接霍爾傳感器，霍爾傳感器連接電子測速單元和MC33035專用控制芯片，電子測速單元連接MC33035專用控制芯片。
[0007]霍爾傳感器固定在無刷直流電機定子上，霍爾傳感器的輸出端和MC33035專用控制芯片的無刷直流電機位置信號輸入端(SA、SB、SC)端子及電子測速單元的速度計算原始信號輸入端(φΑ、Φβ、Φο)相連接，電子測速單兀的信號輸出端(5)和MC33035的誤差放大器(12、13)相連接，1681'驅動單元的輸入端和此33035的頂部驅動輸出端(4匕8^0)及底部驅動輸出端(Ab、Bb、Cb)相連接，逆變單元由6支IGBT兩兩串聯后并聯組成3個橋式電路，逆變單元各個IGBT的控制信號輸入端(柵極)與IGBT驅動單元的輸出端相連接，逆變單元橋式電路的兩端與整流單元的輸出端相連接，濾波電容正負端與整流單元的輸出端正負端相并聯，控制按鈕與MC33035的正向反向控制端口(3)、輸出時能端口(7)、制動輸入端口(23)和傳感器選擇端口(22)相連接，無刷直流電機的三相繞組分別與逆變單元三個橋的中點(兩個IGBT的連接點，集電極和發射極之間)相連接。
[0008]傳感器的測量端靠近轉子。
[0009]利用上述的智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統所實施的方法，其特征在于:該方法步驟如下:
[0010](I)控制系統初始化，系統自檢；
[0011](2)采集霍爾傳感器信號，計算電機轉子位置；
[0012](3)發送控制指令，驅動逆變電路中的IGBT導通，三相定子繞組通電；
[0013](4)電機旋轉，通過主軸帶動感應調壓器調節軸動作；
[0014](5)位置傳感器反饋位置和速度信號；
[0015](6)MC33035根據轉子位置繼續發送控制指令，同時MC33039計算電機轉速，并反饋給MC33035；
[0016](7)當感應調壓器調整到需要的電壓，發送制動信號給MC33035，調壓過程完成。
[0017]優點及效果
[0018]本實用新型是一種智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統及方法，其采用無刷直流電機專用控制芯片MC33035進行合理控制，成本低、控制精度高，能夠根據實際需求實現對感應調壓器輸出穩定、線性調節。
【附圖說明】
[0019]圖1為智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統結構圖；
[0020]圖2為MC33035引腳圖
[0021]圖3霍爾傳感器輸出特性；
[0022]圖4為霍爾傳感器空間分布圖；
[0023]圖5為電子測速電路圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型做進一步的說明:
[0025]如圖所示，本實用新型提出了一種智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統，該系統包括MC33035專用控制芯片、霍爾傳感器、電子測速單元、IGBT驅動單元、逆變單元、整流單元、濾波電容、控制按鈕和無刷直流電機，控制按鈕連接M C 3 3 O 3 5專用控制芯片，MC33035專用控制芯片連接IGBT驅動單元，IGBT驅動單元連接逆變單元，逆變單元連接無刷直流電機，整流單元連接電網和濾波電容，濾波電容連接逆變單元，無刷直流電機一方面通過電流互感器和信號處理電路連接MC33035專用控制芯片，無刷直流電機另一方面連接霍爾傳感器，霍爾傳感器連接電子測速單元和MC33035專用控制芯片，電子測速單元連接MC33035專用控制芯片。
[0026]本實用新型專利智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統結構圖如圖1所示，MC33035引腳如圖2所示，霍爾傳感器輸出特性如圖3所示，霍爾傳感器空間分布圖如圖4所示，電子測速電路圖如圖5所示。下面結合附圖對專利的具體實施過程進行詳細說明。
[0027]其中霍爾傳感器固定在固定在無刷直流電機定子上(傳感器的測量端靠近轉子)，霍爾傳感器的輸出端和MC33035的無刷直流電機位置信號輸入端SA、SB、SC端子及電子測速單元的速度計算原始信號輸入端Φα、Φβ、Oc相連接，電子測速單元的信號輸出端5和MC33035的誤差放大器12、13相連接，1681'驅動單元的輸入端和1^33035的頂部驅動輸出端Ar、Br、Cr及底部驅動輸出端Ab、Bb、Cb相連接，逆變單元由6支IGBT兩兩串聯后并聯組成3個橋式電路，逆變單元各個IGBT的控制信號輸入端(柵極)與IGBT驅動單元的輸出端相連接，逆變單元橋式電路的兩端與整流單元的輸出端相連接，濾波電容正負端與整流單元的輸出端正負端相并聯，控制按鈕與MC3 30 3 5的正向反向控制端口 3、輸出時能端口 7、制動輸入端口 23和傳感器選擇端口 22相連接，無刷直流電機的三相繞組分別與逆變單元三個橋的中點(兩個IGBT的連接點，集電極和發射極之間)相連接。
[0028]采用鎖存型霍爾元件作為電機轉子位置傳感器，霍爾傳感器的輸出特性如圖3所示，霍爾元件工作時需要正負磁場，一個南極磁場會使霍爾元件處于導通狀態，霍爾元件打開之后將鎖存這個狀態，即使把磁場移走，也一直保持打開，直到一個北極磁場的到來，才能使它關斷。當北極磁場使它關斷之后，霍爾元件將鎖存這個狀態，即使把磁場移走，也將一直保持關斷，直到下一個南極正磁場的到來，霍爾元件才能再次打開。根據電機內部電磁場分布及霍爾元件特性將三個霍爾元件按圖4所示固定在霍爾盤上，當控制系統上電時，霍爾元件根據磁鋼的位置輸出高低電平，主控制芯片根據高低電平信號判斷電機轉子位置，調用內部程序輸出正確的驅動信號，使電機開始動作。隨之電機轉角的變化，霍爾元件的輸出也發生變化，MC33035根據霍爾元件的高低電平來確定IGBT的導通順序，使電機持續旋轉。
[0029]速度檢測芯片連接電路如圖5所示。MC33039是一款高性能閉環速度控制芯片，專用于各種無刷直流電機控制系統中。利用MC33039無需專門的磁性或光學轉速計就能完成精確地速度控制。該芯片包含三個輸入緩沖，每路輸入緩沖都帶有一個延時器以提高抗干擾能力，此外，MC33039還帶有三個數字信號邊沿檢測器，一個可編程單穩態以及一個內部并聯調節器。MC33039芯片常與MC33035芯片構成無刷電機控制器。MC33039可通過一種低成本的手段來實現無刷直流電機閉環速度的控制。MC33039可直接將三相無刷直流電機轉子位置傳感器的三個方波輸入信號，經F/V變換成正比于電機轉速的電壓信號。它的1、2、3腳可接收電機位置傳感器的三個信號，并經有滯后的緩沖電路來抑制輸入噪聲，再經“或”運算后得到相當于電機每對極下六個脈沖的信號，然后經外接定時組件的單穩態電路(RT、CT)引起CT放電。MC33039從5腳輸出的信號的占空比與電機的轉速有關，其直流分量與轉速成正比。當電機加速時，輸出脈沖序列的平均電壓將會上升，此信號在外接低通濾波器處理后，即可得到與轉速成正比的測速電壓。
[0030]智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統工作過程描述如下:
[0031](I)控制系統初始化，系統自檢；
[0032](2)采集霍爾傳感器信號，計算電機轉子位置；
[0033](3)發送控制指令，驅動逆變電路中的IGBT導通，三相定子繞組通電；
[0034](4)電機旋轉，通過主軸帶動感應調壓器調節軸動作；
[0035](5)位置傳感器反饋位置和速度信號；
[0036](6)MC33035根據轉子位置繼續發送控制指令，同時MC33039計算電機轉速，并反饋給MC33035；
[0037](7)當感應調壓器調整到需要的電壓，發送制動信號給MC33035，調壓過程完成。
【主權項】
1.一種智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統，其特征在于:該系統包括MC33035專用控制芯片、霍爾傳感器、電子測速單元、IGBT驅動單元、逆變單元、整流單元、濾波電容、控制按鈕和無刷直流電機，控制按鈕連接MC33035專用控制芯片，MC33035專用控制芯片連接IGBT驅動單元，IGBT驅動單元連接逆變單元，逆變單元連接無刷直流電機，整流單元連接電網和濾波電容，濾波電容連接逆變單元，無刷直流電機一方面通過電流互感器和信號處理電路連接MC33035專用控制芯片，無刷直流電機另一方面連接霍爾傳感器，霍爾傳感器連接電子測速單元和MC33035專用控制芯片，電子測速單元連接MC33035專用控制芯片。2.根據權利要求1所述的智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統，其特征在于:霍爾傳感器固定在無刷直流電機定子上，霍爾傳感器的輸出端和MC33035專用控制芯片的無刷直流電機位置信號輸入端(Sa、Sb、Sc)端子及電子測速單元的速度計算原始信號輸入端((1^、(1^、(1)0)相連接，電子測速單元的信號輸出端(5)和此33035的誤差放大器(12、13)相連接，IGBT驅動單元的輸入端和MC33035的頂部驅動輸出端(Ar、Br、Cr)及底部驅動輸出端(Ab、Bb、Cb)相連接，逆變單元由6支IGBT兩兩串聯后并聯組成3個橋式電路，逆變單元各個IGBT的控制信號輸入端，即柵極與IGBT驅動單元的輸出端相連接，逆變單元橋式電路的兩端與整流單元的輸出端相連接，濾波電容正負端與整流單元的輸出端正負端相并聯，控制按鈕與MC33035的正向反向控制端口( 3)、輸出時能端口( 7 )、制動輸入端口( 23 )和傳感器選擇端口(22)相連接，無刷直流電機的三相繞組分別與逆變單元三個橋的中點相連接;逆變單元三個橋的中點為兩個IGBT的連接點、集電極和發射極之間。3.根據權利要求2所述的智能感應調壓器用無刷直流電機控制系統，其特征在于:傳感器的測量端靠近轉子。
【文檔編號】H02P6/16GK205596045SQ201520951685
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年11月25日
【發明人】郎福成, 郭長娜, 王宇鹍, 孫文靜, 王洋洋, 李爽
【申請人】國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院