基于電流斬波的無刷線圈激磁直流電機控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子控制技術領域，具體涉及一種基于電流斬波的無刷線圈激磁直流電機控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]無刷線圈激磁直流電機是在無刷直流電機的基礎上設計的，對于此新型電機構成了全新的控制系統(tǒng)，為了使電機機構能夠平滑啟動，避免繞組電流過大或過小引起的電機繞組短路、電機轉矩波動大等問題，需對本電機設置電流斬波裝置。
[0003]普通的斬波裝置的通用性不強，需要對具體的電機進行不同的電路及軟件設置，不能方便的提供斬波信號，依據(jù)計算機軟件實現(xiàn)的較多，因此沒有良好的通用性；開關損耗較大，不利于提高電機運行效率，用作調速系統(tǒng)時，系統(tǒng)在負載擾動下的動態(tài)響應十分緩慢；不適用于電機低速運行。
【實用新型內容】
[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提出一種基于電流斬波的無刷線圈激磁直流電機控制系統(tǒng)，以達到保護電機、提高電機運行性能、降低電機開關損耗和提高通用性的目的。
[0005]一種基于電流斬波的無刷線圈激磁直流電機控制系統(tǒng)，包括三相絕緣柵雙極晶體管驅動電路、無刷線圈激磁直流電機、中央處理器和光耦隔離電路，其特征在于:還包括電流斬波電路；
[0006]所述電流斬波電路包括A相繞組電流斬波電路、B相繞組電流斬波電路、C相繞組電流斬波電路、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；
[0007]所述三相絕緣柵雙極晶體管驅動電路的輸出端同時連接無刷線圈激磁直流電機的勵磁繞組和電流斬波電路的輸入端，三相絕緣柵雙極晶體管驅動電路的輸入端連接光耦隔離電路的輸出端，無刷線圈激磁直流電機的勵磁繞組連接電流斬波電路的輸入端，電流斬波電路的輸出端連接中央處理器的輸入端，中央處理器的輸出端連接光耦隔離電路的輸入端，所述中央處理器連接PC機；
[0008]所述A相繞組電流斬波電路的輸出端同時連接B相繞組電流斬波電路的輸出端、C相繞組電流斬波電路的輸出端、第一電阻的一端和第一二極管的陰極，第一電阻的另一端接地；第一二極管的陽極同時連接第二二極管的陽極、第二電阻的一端和第三二極管的陰極；第二二極管的陰極接地，第二電阻的另一端連接電源；第三二極管的陽極同時連接第四二極管的陽極和第三電阻的一端，第四二極管的陰極接地，第三電阻的另一端連接電源，將第一二極管的陽極和第三二極管的陽極共同作為電流斬波電路的輸出端。
[0009]所述A相繞組電流斬波電路、B相繞組電流斬波電路和C相繞組電流斬波電路的電路結構相同，均包括第一電流傳感器、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一電容、第五二極管、第六二極管、第七二極管和第一運算放大器；
[0010]所述第一電流傳感器的一端同時連接第五二極管的陽極、第六二極管的陰極、第四電阻的一端和第一運算放大器的同相輸入端，第一電流傳感器的另一端同時連接第五電阻的一端、第六電阻的一端、第五二極管的陰極、第一電容的一端、第六二極管的陽極和第一運算放大器的反相輸入端，將第一電流傳感器的兩端作為繞組電流斬波電路的輸入端，第四電阻的另一端同時連接第一運算放大器的發(fā)射端和第七二極管的陽極，將第七二極管的陰極作為繞組電流斬波電路的輸出端；第五電阻的另一端連接電源，第六電阻的另一端接地，第一電容的另一端接地；所述繞組電流斬波電路包括A相繞組電流斬波電路、B相繞組電流斬波電路和C相繞組電流斬波電路。
[0011]所述三相絕緣柵雙極晶體管驅動電路包括三相不對稱半橋絕緣柵雙極晶體管電機驅動電路和單相橋式絕緣柵雙極晶體管驅動電路。
[0012]本實用新型的有益效果:
[0013]本實用新型基于電流斬波的無刷線圈激磁直流電機控制系統(tǒng)，消除了電機繞組因電流過大引起的發(fā)熱甚至短路問題；減小了電機因繞組電流過小引起的電機擾動問題，能夠使電機平滑運行，控制電機的轉速及轉矩波動；本實用新型由硬件電路組成，結構簡單、通用性好，僅需簡單設置斬波極限值便可應用于多種電機中進行斬波；本實用新型僅由簡單元器件構成，降低了電機的開關損耗，提高了電機的運行效率，并提高了電機動態(tài)響應速度，通過控制繞組電流的上下限，即可適用電機的低速運行。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型一種實施例的基于電流斬波的無刷線圈激磁直流電機控制系統(tǒng)結構框圖；
[0015]圖2為本實用新型一種實施例的電流斬波電路原理圖；
[0016]圖3為本實用新型一種實施例的三相不對稱半橋絕緣柵雙極晶體管電機驅動電路原理圖；
[0017]圖4為本實用新型一種實施例的單相橋式絕緣柵雙極晶體管驅動電路原理圖；
[0018]圖5為本實用新型一種實施例的光耦隔離電路原理圖；
[0019]圖6為本實用新型一種實施例的無刷線圈激磁直流電機結構示意圖；
[0020]圖7為本實用新型一種實施例的三相9-6結構無刷線圈激磁直流電機的定轉子結構尚]面圖；
[0021]圖8為本實用新型一種實施例的無刷線圈激磁直流電機磁通路徑示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明一種實施例做進一步說明。
[0023]本實施例中，基于電流斬波的無刷線圈激磁直流電機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)結構框圖如圖1所示，包括三相絕緣柵雙極晶體管驅動電路、無刷線圈激磁直流電機、中央處理器和光耦隔離電路和電流斬波電路；
[0024]本實施例中，中央處理器DSP采用TMS320F2812型號，第一電流傳感器、第二電流傳感器、第三電流傳感器均采用霍爾電流傳感器，型號為TBC10P，PWM信號光耦隔離采用6N137型號，本實施例中電源模塊包括220V交流電壓轉為± 15V、5V直流電壓以及5V?3.3V電平轉換電路、5V?1.8V電平轉換電路；
[0025]本實施例中，所述三相絕緣柵雙極晶體管驅動電路的輸出端同時連接無刷線圈激磁直流電機的勵磁繞組和電流斬波電路內部的電流傳感器，單相橋式絕緣柵雙極晶體管驅動電路中絕緣柵雙極晶體管的基極和三相不對稱半橋絕緣柵雙極晶體管電機驅動電路中絕緣柵雙極晶體管的基極共同連接光耦隔離電路的輸出端，無刷線圈激磁直流電機的勵磁繞組連接電流斬波電路內部的電流傳感器，電流斬波電路的輸出端I連接中央處理器DSP的ADCINB0端口，電流斬波電路的輸出端2連接中央處理器DSP的ADCINBI端口，中央處理器DSP的十路輸出端PWMl?PWMlO連接光耦隔離電路的輸入端，所述中央處理器DSP連接PC機；
[0026]本實施例中，所述三相絕緣柵雙極晶體管驅動電路包括三相不對稱半橋絕緣柵雙極晶體管電機驅動電路和單相橋式絕緣柵雙極晶體管驅動電路，其中，所述的三相不對稱半橋絕緣柵雙極晶體管電機驅動電路的第一輸出端同時連接無刷線圈激磁直流電機的A相勵磁繞組和A相繞組電流斬波電路的第一電流傳感器CD-A，三相不對稱半橋絕緣柵雙極晶體管電機驅動電路的第二輸出端同時連接無刷線圈激磁直流電機的B相勵磁繞組和B相繞組電流斬波電路的第一電流傳感器CD-B，三相不對稱半橋絕緣柵雙極晶體管電機驅動電路的第三輸出端連接無刷線圈激磁直流電機的C相勵磁繞組和C相繞組電流斬波電路的第一電流傳感器CD-C ;單相橋式絕緣柵雙極晶體管驅動電路的輸出端連接無刷線圈激磁直流電機的激磁線圈；
[0027]本實施例中，如圖2所示電流斬波電路，包括A相繞組電流斬波電路、B相繞組電流斬波電路、C相繞組電流斬波電路、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一二極管VD1、第二二極管VD2、第三二極管VD3和第四二極管VD4 ;其中，
[0028]所述A相繞組電流斬波電路的輸出端同時連接B相繞組電流斬波電路的輸出端、C相繞組電流斬波電路的輸出端、第一電阻Rl的一端和第一二極管VDl的陰極，第一電阻Rl的另一端接地，第一二極管VDl的陽極同時連接第二二極管VD2的陽極、第二電阻R2的一端和第三二極管VD3的陰極，并作為電流斬波電路的第一輸出端，第二二極管VD2的陰極接地，第二電阻R2的另一端連接電源，第三二極管VD3的陽極同時連接第四二極管VD4的陽極和第三電阻R3的一端