一種基于mcu的開關磁阻電機控制器的制造方法

文檔序號：7400801閱讀：448來源：國知局

一種基于mcu的開關磁阻電機控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于MCU的開關磁阻電機控制器?；贛CU的開關磁阻電機控制器包括CAN通信模塊、MCU模塊、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊、功率驅(qū)動模塊、電流傳感器模塊、母線電壓檢測模塊、制動模塊和整流濾波模塊。本實用新型采用32位STM32F103單片機來作為主控制芯片，它保持了傳統(tǒng)單片機編程容易、靈活性和適應性好、升級方便等優(yōu)點；同時也有很高的運算精度、運算速度和處理大量數(shù)據(jù)的能力。同時,本實用新型采用旋轉(zhuǎn)編碼器進行測速，具有抗振動性強，采用CAN通信方式與上位機通信，具有抗干擾性強和環(huán)境適用性好。
【專利說明】
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型屬于電力電子【技術(shù)領域】，具體涉及一種基于MCU的開關磁阻電機控制器。 -種基于MCU的開關磁阻電機控制器

【背景技術(shù)】
[0002] 開關磁阻電機調(diào)速是繼直流調(diào)速、交流調(diào)速后發(fā)展起來的一種新型的調(diào)速系統(tǒng)，由開關磁阻電機及控制器兩部分組成。電機為定轉(zhuǎn)子雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無繞組及永磁體，定子上有集中繞組，電機結(jié)構(gòu)簡單可靠?？刂破髦饕汕度胧轿⑻幚砥?、可編程邏輯器件、外圍接口電路、驅(qū)動電路及控制軟件組成。該調(diào)速系統(tǒng)具有高效節(jié)能、調(diào)速范圍寬、起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大、可頻繁起停及正反轉(zhuǎn)切換、高轉(zhuǎn)矩/慣量比及可四象限運行等優(yōu)點，能夠為變速驅(qū)動提供一個好的解決方案。本實用新型設計了基于MCU的開關磁阻電機控制器，該控制器能夠滿足大部分通用調(diào)速場合性能的要求，而且成本低，便于推廣應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于MCU的開關磁阻電機控制器。
[0004] 為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種基于MCU的開關磁阻電機控制器包括CAN通信模塊、MCU模塊、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊、功率驅(qū)動模塊、電流傳感器模塊、母線電壓檢測模塊、制動模塊和整流濾波模塊；
[0006] 所述的CAN通信模塊采用自帶隔離的CAN收發(fā)器IS01050 ;所述的MCU模塊采用32 位STM32F103單片機；所述的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊包括旋轉(zhuǎn)變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片 AD2S1205 ;所述的功率驅(qū)動模塊包括帶有過流保護的IGBT驅(qū)動芯片A316J、4塊半橋IGBT 模塊SKM100GAR123D和4塊半橋IGBT模塊SKM100GAL123D組成4路不對稱橋；所述的電流傳感器模塊采用電流傳感器CSNP661 ;所述的整流濾波模塊和母線電壓檢測模塊構(gòu)成母線電壓檢測功能；所述的整流濾波模塊和制動模塊構(gòu)成放電功能。
[0007] 所述的MCU模塊的4路PWM輸出管腳與功率驅(qū)動模塊的IGBT驅(qū)動芯片的信號輸入管腳相連，功率驅(qū)動模塊的驅(qū)動芯片的電流過流報警反饋引腳與MCU模塊的普通I/O 口相連，功率驅(qū)動模塊輸入電壓連接到整流濾波模塊，整流濾波模塊與母線電壓檢測模塊的輸入信號端口相連，母線電壓檢測模塊的輸出信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸入信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸出信號端口與整流濾波模塊連接，功率驅(qū)動模塊的一路不對稱橋輸出驅(qū)動信號端口與電流傳感器的輸入引腳相連，電流傳感器模塊的電流傳感器信號輸出接口與MCU模塊的AD輸入口相連，功率驅(qū)動模塊的四路不對稱橋輸出驅(qū)動信號端口與開關磁阻電機的四個線包輸入引腳相連，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊的解碼芯片信號輸出接口與MCU模塊的普通SPI接口相連，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊中通過旋轉(zhuǎn)變壓器測量開關磁阻電機的轉(zhuǎn)子位置，CAN通信模塊通信接口與MCU模塊的CAN通信接口相連，人機交互界面的按鍵和數(shù)碼管引腳與MCU模塊的普通I/O 口連接。
[0008] 本實用新型有益效果是：本實用新型采用32位STM32F103單片機來作為主控制芯片，它保持了傳統(tǒng)單片機編程容易、靈活性和適應性好、升級方便等優(yōu)點；同時也有很高的運算精度、運算速度和處理大量數(shù)據(jù)的能力。同時，本實用新型采用旋轉(zhuǎn)編碼器進行測速，具有抗振動性強，采用CAN通信方式與上位機通信，具有抗干擾性強和環(huán)境適用性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型的電路原理框圖。

【具體實施方式】
[0010] 如圖1所不，一種基于MCU的開關磁阻電機控制器包括CAN通信模塊、MCU模塊、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊、功率驅(qū)動模塊、電流傳感器模塊、母線電壓檢測模塊、制動模塊和整流濾波模塊；
[0011] 所述的CAN通信模塊采用自帶隔離的CAN收發(fā)器IS01050 ;所述的MCU模塊采用32 位STM32F103單片機；所述的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊包括旋轉(zhuǎn)變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片 AD2S1205 ;所述的功率驅(qū)動模塊包括帶有過流保護的IGBT驅(qū)動芯片A316J、4塊半橋IGBT 模塊SKM100GAR123D和4塊半橋IGBT模塊SKM100GAL123D組成4路不對稱橋；所述的電流傳感器模塊采用電流傳感器CSNP661 ;所述的整流濾波模塊和母線電壓檢測模塊構(gòu)成母線電壓檢測功能；所述的整流濾波模塊和制動模塊構(gòu)成放電功能。
[0012] 所述的MCU模塊的4路PWM輸出管腳與功率驅(qū)動模塊的IGBT驅(qū)動芯片的信號輸入管腳相連，功率驅(qū)動模塊的驅(qū)動芯片的電流過流報警反饋引腳與MCU模塊的普通I/O 口相連，功率驅(qū)動模塊輸入電壓連接到整流濾波模塊，整流濾波模塊與母線電壓檢測模塊的輸入信號端口相連，母線電壓檢測模塊的輸出信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸入信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸出信號端口與整流濾波模塊連接，功率驅(qū)動模塊的一路不對稱橋輸出驅(qū)動信號端口與電流傳感器的輸入引腳相連，電流傳感器模塊的電流傳感器信號輸出接口與MCU模塊的AD輸入口相連，功率驅(qū)動模塊的四路不對稱橋輸出驅(qū)動信號端口與開關磁阻電機的四個線包輸入引腳相連，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊的解碼芯片信號輸出接口與MCU模塊的普通SPI接口相連，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊中通過旋轉(zhuǎn)變壓器測量開關磁阻電機的轉(zhuǎn)子位置，CAN通信模塊通信接口與MCU模塊的CAN通信接口相連，人機交互界面的按鍵和數(shù)碼管引腳與MCU模塊的普通I/O 口連接。
[0013] 基于MCU的開關磁阻電機控制器的工作原理如下：
[0014] MCU先根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器得到了開關磁阻電機的轉(zhuǎn)子位置驅(qū)動相應的電機線包通電，電機就不斷向前旋轉(zhuǎn)，低速時通過控制流過線包的電流可以調(diào)節(jié)電機的輸出扭矩，高速旋轉(zhuǎn)時通過調(diào)節(jié)電機線包的開通角和關斷角就可以調(diào)節(jié)電機的扭矩和轉(zhuǎn)速。電機通過光纖通訊讀取設定的速度以及電機的旋轉(zhuǎn)速度自動選擇工作模式是在低速模式或者高速模式，低速模式下通過PID調(diào)節(jié)程序調(diào)節(jié)IGBT的輸出PWM調(diào)節(jié)電機電流。高速模式下通過PID 調(diào)節(jié)程序調(diào)節(jié)IGBT的開通角和關斷角調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。
[0015] 控制器根據(jù)電機的電流和速度反饋，構(gòu)成電流環(huán)和速度環(huán)，分別采用積分分離式 PID算法和增量式PID算法，低速下將電流換作為速度環(huán)的內(nèi)環(huán)，高速下程序通過控制IGBT 的開通角和關斷角調(diào)節(jié)速度和扭矩，以確保電機輸出的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于MCU的開關磁阻電機控制器，包括CAN通信模塊、MCU模塊、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊、功率驅(qū)動模塊、電流傳感器模塊、母線電壓檢測模塊、制動模塊和整流濾波模塊；其特征在于：所述的MCU模塊的4路PWM輸出管腳與功率驅(qū)動模塊的IGBT驅(qū)動芯片的信號輸入管腳相連，功率驅(qū)動模塊的驅(qū)動芯片的電流過流報警反饋引腳與MCU模塊的普通 I/O 口相連，功率驅(qū)動模塊輸入電壓連接到整流濾波模塊，整流濾波模塊與母線電壓檢測模塊的輸入信號端口相連，母線電壓檢測模塊的輸出信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸入信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸出信號端口與整流濾波模塊連接，功率驅(qū)動模塊的一路不對稱橋輸出驅(qū)動信號端口與電流傳感器的輸入引腳相連，電流傳感器模塊的電流傳感器信號輸出接口與MCU模塊的AD輸入口相連，功率驅(qū)動模塊的四路不對稱橋輸出驅(qū)動信號端口與開關磁阻電機的四個線包輸入引腳相連，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊的解碼芯片信號輸出接口與MCU模塊的普通SPI接口相連，旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊中通過旋轉(zhuǎn)變壓器測量開關磁阻電機的轉(zhuǎn)子位置，CAN通信模塊通信接口與MCU模塊的 CAN通信接口相連，人機交互界面的按鍵和數(shù)碼管引腳與MCU模塊的普通I/O 口連接；所述的CAN通信模塊采用自帶隔離的CAN收發(fā)器IS01050 ;所述的MCU模塊采用32 位STM32F103單片機；所述的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼模塊包括旋轉(zhuǎn)變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片 AD2S1205 ;所述的功率驅(qū)動模塊包括帶有過流保護的IGBT驅(qū)動芯片A316J、4塊半橋IGBT 模塊SKM100GAR123D和4塊半橋IGBT模塊SKM100GAL123D組成4路不對稱橋；所述的電流傳感器模塊采用電流傳感器CSNP661 ;所述的整流濾波模塊和母線電壓檢測模塊構(gòu)成母線電壓檢測功能；所述的整流濾波模塊和制動模塊構(gòu)成放電功能。
【文檔編號】H02P6/16GK203883718SQ201420197903
【公開日】2014年10月15日申請日期:2014年4月21日優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】李波, 金崇程, 章永亮, 王亮, 呂程輝, 戴岳堯申請人:杭州坦諾電氣自動化有限公司

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