專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)180度變頻控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻控制器，屬于變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，用于電動(dòng)車(chē)電動(dòng)機(jī)控制。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電動(dòng)車(chē)控制器都為120度變頻控制器，其相電流波形為階梯形方波。任意時(shí)刻三相中只有兩相導(dǎo)通，ー相截止，表現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)波形上就是任意ー個(gè)電周期里，每相都只導(dǎo)通120度。這種方式最常見(jiàn)的是采用六拍換向控制設(shè)計(jì)，算法很簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化大的時(shí)候，效率就低，而且轉(zhuǎn)矩特性差，甚至丟速，在低速段容易抖動(dòng)。從中央處理單元的角度來(lái)講，現(xiàn)有的180度直流正弦波驅(qū)動(dòng)通常采用DSP芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的51單片機(jī)片上資源不夠豐富，使得傳統(tǒng)的單片機(jī)不能夠勝任正弦波直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)和數(shù)學(xué)模型處理，而DSP芯片的資源對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)并不能得到最大的利用，存在一定程度的浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)及其實(shí)際應(yīng)用中的不足，提供一種低功耗、低成本的電動(dòng)機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)180度變頻控制器替代原先的120度變頻控制器。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是電動(dòng)車(chē)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)180度變頻控制器，其特征在于包括電源電路、單片機(jī)控制電路、PWM轉(zhuǎn)換電路、電流采樣電路和電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路。電源電路分別為電機(jī)和其他電路提供48V和5V電源。電源電路一端與功率模塊相連，一端通過(guò)電平轉(zhuǎn)換與單片機(jī)控制電路相連，單片機(jī)中央處理單元通過(guò)PWM轉(zhuǎn)換電路與功率模塊相連，功率模塊三相輸出與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相連，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與霍爾傳感器相連，單片機(jī)與采樣電路相連。所述核心芯片采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的高性能、低價(jià)位控制芯片STM8S207。在24MHz頻率下，最高處理效能高達(dá)20MIPS。棧指針和16位索引寄存器可改進(jìn)表處理性能，此外，棧指針的改善、新增尋址模式和新指令等特性增強(qiáng)了對(duì)C編程和實(shí)時(shí)性能的支持，并提高了代碼密度和處理器能效。該芯片配備了豐富外設(shè)，可支持精確控制和監(jiān)視功能，包括10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最多有16條通道，轉(zhuǎn)換用時(shí)小于3微秒；先進(jìn)的16位控制定時(shí)器可用于馬達(dá)控制、捕獲/比較和PWM功能。該處理器具有強(qiáng)大的處理能力和運(yùn)行速度，功耗超低，應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。所述電源電路其特征在于為濾除電機(jī)工作時(shí)母線上的紋波，穩(wěn)定母線電壓，48V間并聯(lián)了ー個(gè)330uF/80V的大電容?？刂齐娐钒迳嫌些`個(gè)15V的電源，和三個(gè)5V電源。其中三個(gè)5V電源是從15V電源轉(zhuǎn)換而來(lái)的，其中只有一個(gè)和它共地，另兩個(gè)是采用開(kāi)關(guān)電源芯片設(shè)計(jì)，是隔離的兩個(gè)5V。15V電源由24V電源轉(zhuǎn)換而來(lái)，24V接ロ來(lái)自兩個(gè)電池的串聯(lián)電壓。[0008]所述電源電路其特征在于采樣電路由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)差分采樣，采用CHMC D393芯片，該芯片為兩電壓比較集成運(yùn)放電路。[0009]所述電源電路其特征在于其驅(qū)動(dòng)電路包括上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和下橋臂驅(qū)動(dòng)電路，上下橋臂電路相連，共同驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的一相電路。

圖I為本實(shí)用新型控制方案框圖；圖2為STM單片機(jī)控制電路圖；圖3為功率驅(qū)動(dòng)電路圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步說(shuō)明。如附圖I所示，該變頻控制器包括電源電路、STM單片機(jī)控制電路、電流檢測(cè)電路、功率驅(qū)動(dòng)電路和位直檢測(cè)電路。電源電路為各個(gè)電路提供48V和5V電源，單片機(jī)電路與功率驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測(cè)電路、位置參數(shù)檢測(cè)電路電連接，功率驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。單片機(jī)采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的高性能、低價(jià)位控制芯片STM8S207，該芯片配備了豐富外設(shè)，可支持精確控制和監(jiān)視功能，包括10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最多有16條通道，轉(zhuǎn)換用時(shí)小于3微秒；先進(jìn)的16位控制定時(shí)器可用于馬達(dá)控制、捕獲/比較和PWM功能。該處理器具有強(qiáng)大的處理能力和運(yùn)行速度，功耗超低，應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。電流采樣電路采用霍爾電流傳感器，采集電機(jī)的三相電流，如圖2所示。電路由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)差分采樣，采用CHMC D393芯片，該芯片為兩電壓比較集成運(yùn)放電路，前ー個(gè)放人器用做反向器可以將輸入波形的幅值控制在±1. 65V之間，后ー個(gè)放大器是加法器，其中ー個(gè)加數(shù)為-15V電平，另ー個(gè)為前ー個(gè)放大器輸出Ul。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流是三相正弦電流，是通過(guò)MOSFET或者IGBT組成的逆變橋路產(chǎn)生的，逆變橋是一個(gè)由六個(gè)開(kāi)關(guān)管組成的三相橋臂，采用適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)策略可以使電動(dòng)機(jī)三相繞組中的電流成為三相正弦電流。該系統(tǒng)采用三對(duì)兒K80E08K3管組成了逆變電路。圖3為一相逆變橋電路圖。
權(quán)利要求1.無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)180度變頻控制器，其特征在于包括電源電路、單片機(jī)控制電路、PWM轉(zhuǎn)換電路、電流采樣電路和電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路，電源電路分別為電機(jī)和其他電路提供48V和5V電源，電源電路一端與功率模塊相連，一端通過(guò)電平轉(zhuǎn)換與單片機(jī)控制電路相連，單片機(jī)中央處理單元通過(guò)PWM轉(zhuǎn)換電路與功率模塊相連，功率模塊三相輸出與無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相連，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與霍爾傳感器相連，單片機(jī)與采樣電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)180度變頻控制器，其特征在于為濾除電機(jī)工作時(shí)母線上的紋波，穩(wěn)定母線電壓，48V間并聯(lián)了一個(gè)330uF/80V的大電容，控制電路板上有一個(gè)15V的電源，和三個(gè)5V電源。其中三個(gè)5V電源是從15V電源轉(zhuǎn)換而來(lái)的，其中只有一個(gè)和它共地，另兩個(gè)是采用開(kāi)關(guān)電源芯片設(shè)計(jì)，是隔離的兩個(gè)5V，15V電源由24V電源轉(zhuǎn)換而來(lái)，24V接口來(lái)自兩個(gè)電池的串聯(lián)電壓。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)180度變頻控制器，其特征在于采樣電路由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)差分采樣，采用CHMC D393芯片，該芯片為兩電壓比較集成運(yùn)放電路。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)180度變頻控制器，其特征在于驅(qū)動(dòng)電路包括上橋臂驅(qū)動(dòng)電路和下橋臂驅(qū)動(dòng)電路，上下橋臂電路相連，共同驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的一相電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)正弦波變頻控制器，即180度變頻控制器，主要應(yīng)用在電動(dòng)車(chē)電動(dòng)機(jī)控制上。該控制器包含單片機(jī)控制模塊、電流采樣模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為系統(tǒng)的被控對(duì)象。STM單片機(jī)作為核心控制器件，分別與驅(qū)動(dòng)模塊、電流采樣模塊和位置檢測(cè)模塊相連接。其工作過(guò)程為控制器借助轉(zhuǎn)子上的霍爾傳感器檢測(cè)出的位置信號(hào)，通過(guò)電子換相電路去驅(qū)動(dòng)與電樞繞組連接的相應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)器件，使電樞繞組依次饋電，從而在定子繞組上產(chǎn)生圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，位置傳感器不斷地檢測(cè)位置并送出信號(hào)，以改變電樞繞組的通電狀態(tài)，周而復(fù)始，保持定子繞組作用在轉(zhuǎn)子永磁體上的電磁轉(zhuǎn)矩方向始終不變，從而使電動(dòng)機(jī)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。
文檔編號(hào)H02P6/10GK202406076SQ201120529849
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者安海霞 申請(qǐng)人:天津市職業(yè)大學(xué)