一个电阻R6,S极管Ql的发射极与基极运间连接有发光二极管，其集电极与GNDJGBT连接在一起。 阳03引工作原理：UP信号连接在立极管Ql的基极，立极管Ql的发射极与5VIGBT间串联 一个电阻R6,S极管Ql的发射极与基极运间连接有发光二极管，其集电极与GNDJGBT连接 在一起，当UP为高电平时，Ql不导通，发光二极管导通，有光发出；当UP为低电平时，Ql导 通，发光二极管不导通，不发光。
[0036] 参照附图4，光纤接收电路由感光二极管、运算放大器U3B、电阻R48、电容Cl5和S 极管组成。连接关系为：感光二极管连接在运算放大器U3B的输入端，Sta化SFee化ack为 驱动电路反馈信号，StatusFee化ack信号与巧V电源间串联有电阻R48,并连接在=极管 的集电极，=极管的发射极与GND连接，其基极连接在运算放大器U3B的输出端。
[0037] 工作原理：感光二极管连接在运算放大器U3B的输入端，Sta化SFee化ack为驱动 电路反馈信号，StatusFee化ack信号与巧V电源间串联有电阻R48,并连接在=极管的集 电极，=极管的发射极与GND连接，其基极连接在运算放大器U3B的输出端。
[0038] 参照附图6,驱动反馈模块由倍频器inst5、单路检测模块instl5、instl6、 instl7、instlS、instl9、inst20和6路信号输入的与口inst4组成，c]_k信号是复杂可编 程逻辑器件CPLD的时钟信号，经过倍频器ins巧放大得到30倍频的Clkl信号，Clkl输入 到单路检测模块instl5、instl6、instl7、instlS、instl9、inst20中，作为计数时钟信号， FK_UP_IN、FK_UN_IN、FK_VP_IN、FK_VN_IN、FK_WP_IN、FK_WN_IN信号作为IGBT驱动电路的 反馈信号，其时序逻辑可参照附图5,运6路信号分别输入到单路检测模块instl5、instl6、 instl7、instlS、instl9、inst20中，完成对驱动反馈信号的处理，输出alarml、alarms、 ala;rm3、ala;rm4、ala;rm5、ala;rm6信号是判断6个IGBT是否发生故障的信号，其正常情况下 为高电平信号，当某个IGBT发生故障时，对应的alarm信号变为低电平，alarml、ala;rm2、 alarms、alarmA、alarms、alarms信号再经过与口inst4 处理后，输出是alarm信号，alarm 信号输入到无刷直流电机控制系统复杂可编程逻辑控制器CPLD中，用于判断IGBT其否发 生故障情况，当6个IGBT都工作正常时，alarm信号为高电平，当一个或多个IGBT发生故 障时，alarm信号将由高电平变成低电平，无刷直流电机控制系统DSP控制器中检测到运一 变化后，将进行停机处理。
[0039] 参照附图7,本发明所述一种驱动反馈处理方法实施步骤如下：
[0040] 步骤1 :对复杂可编程逻辑器件CPLD的时钟信号C化进行倍频处理，输出为30倍 频的时钟信号Clkl;
[0041 ]
[0042]
0043 0044 0045 步骤2:初始化处理，将寄存器的计数变量a_cnt初始置零； 步骤 3 :分别检测驱动电路反馈信号FK_Up_IN、FK_Un_IN、FK_Vp_IN、FK_Vn_IN、 FK_Wp_IN和FK_Wn_IN上升沿，如果是上升沿，对寄存器的计数变量a_cnt清零，并开始计数 a_cnt< =a_cnt+l;如果不是上升沿，则维持原状； 步骤 4 :检测检测驱动电路反馈信号FK_Up_IN、FK_Un_IN、FK_Vp_IN、FK_Vn_IN、 FK_Wp_IN和FK_Wn_IN下降沿，如果是下降沿，寄存器的计数变量a_cnt停止计数，执行步骤 5 ;如果不是下降沿，则继续执行步骤3 ;
[0046]
[0047]
[0048] 步骤5 :将寄存器的计数变量a_cnt与700ns在时钟信号clkl下所对应计数的 数值a_ref相比较（参照附图5,IGBT工作正常时驱动反馈信号脉冲高电平时间宽度为 700ns)，如果a_cnt< =a_ref，说明IGBT工作正常，输出变量alarm为高电平；如果a_ cnt〉a_ref，说明IGBT驱动反馈信号脉冲高电平时间宽度超过70化S，IGBT工作异常，输出 变量alarm由高电平变为低电平，无刷直流电机控制系统DSP控制器检测到运一变化后，对 电机进行停机处理。
[0049] assi即alarm= (a_cnt〉12,h2BC) ? 0:1。
【主权项】
1. 一种光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置，其特征在于包括两个驱动信号光电 隔离和放大电路、光纤发送电路、光纤接收电路和驱动电路；第一驱动信号光电隔离和放大 电路的输入端接收无刷直流电机控制系统换相控制DSP输出的6路IGBT驱动信号UP_IN、 UN_IN、VP_IN、VN_IN、WP_IN和WN_IN，其输出端通过光纤发送电路连接驱动电路的IGBT驱 动电路的输入端，6路IGBT驱动信号通过光纤发送电路将电信号转换为光信号；IGBT驱动 电路产生 6 路驱动反馈信号 FK_UP_IN、FK_UN_IN、FK_VP_IN、FK_VN_IN、FK_WP_IN 和 FK_WN_ IN，IGBT驱动电路的输出端通过光纤接收电路连接接收的第二驱动信号光电隔离和放大电 路的输入端，其输出端连接无刷直流电机控制系统的复杂可编程逻辑器件CPLD，CPLD输出 驱动故障检测信号到DSP中，当驱动故障检测信号为高电平时，驱动电路工作正常，当驱动 故障检测信号为高电平时，驱动电路工作异常，无刷直流电机控制系统进行停机处理，实现 对IGBT工作状态的实时监测，进而实现大功率无刷直流电机的驱动控制。2. 根据权利要求1所述光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置，其特征在于：所述 驱动信号光电隔离和放大电路包括高速光耦hcpl0466、电阻R27、电阻R28和电阻R29 ;连 接关系为：UP_IN是无刷直流电机控制系统DSP和CPLD控制器经过换相控制输出6路IGBT 驱动信号中的一路，UP_IN信号通过电阻R27上拉至+5V，与高速光耦N18的INO引脚间串 联有电阻R29,高速光耦N18的IN引脚与+5V电源相接，OUTO引脚与GND_IGBT连接，OUTl 引脚与UP信号连接，UP信号是经过光电隔离和放大处理后的IGBT驱动信号，UP信号与 5VIGBT电源间串联有电阻R28,其中高速光耦采用hcpl0466。3. 根据权利要求1所述光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置，其特征在于：所述 光纤发送电路包括三极管Q1、电阻R6和发光二极管FOL Emitter ;连接关系为：UP信号连 接在三极管Ql的基极，三极管Ql的发射极与5VIGBT间串联一个电阻R6,三极管Ql的发 射极与基极这间连接有发光二极管，其集电极与GND_IGBT连接在一起，当UP为高电平时， Ql不导通，发光二极管导通，有光发出；当UP为低电平时，Ql导通，发光二极管不导通，不发 光。4. 根据权利要求1所述光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置，其特征在于：所 述光纤接收电路包括：感光二极管、运算放大器U3B、电阻R48、电容C15和三极管FOL Receiver ;连接关系为：感光二极管连接在运算放大器U3B的输入端，Status Feedback为 驱动电路反馈信号，Status Feedback信号与+5V电源间串联有电阻R48,并连接在三极管 的集电极，三极管的发射极与GND连接，其基极连接在运算放大器U3B的输出端。5. -种利用权利要求1~4所述任一项光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置实施 驱动反馈处理方法，其特征在于步骤如下： 步骤1 :对复杂可编程逻辑器件CPLD的时钟信号elk进行倍频处理，输出为30倍频的 时钟信号clkl ; 步骤2 :初始化处理，将寄存器的计数变量a_cnt初始置零； 步骤3 :检测驱动电路反馈信号上升沿，如果是上升沿，对寄存器的计数变量a_cnt清 零，并开始计数a_cnt〈 = a_cnt+l ;如果不是上升沿，则维持原状； 步骤4 :检测检测驱动电路反馈信号下降沿，如果是下降沿，寄存器的计数变量a_cnt 停止计数，执行步骤5 ;如果不是下降沿，则继续执行步骤3 ; 步骤5 :将寄存器的计数变量a_cnt与的参考数值a_ref相比较，a_ref是IGBT工作正 常时驱动反馈信号脉冲高电平时间宽度在时钟信号Clkl下所对应计数数值，如果a_cnt〈 =a_ref，说明IGBT工作正常，输出变量alarm为高电平；如果a_cnt>a_ref，说明IGBT驱 动反馈信号脉冲高电平时间宽度过长，IGBT工作异常，输出变量alarm由高电平变为低电 平，无刷直流电机控制系统MCU控制器检测到这一变化后，对电机进行停机处理。
【专利摘要】本发明涉及一种光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置及驱动反馈的处理方法，将大功率无刷直流电机驱动控制系统DSP和CPLD控制器换相控制输出的六路驱动信号UP_IN、UN_IN、VP_IN、VN_IN、WP_IN、WN_IN经过光电隔离和放大电路生成六路IGBT驱动信号UP、UN、VP、VN、WP、WN，这六路驱动信号再经过光纤发送电路，实现IGBT驱动信号由电信号到光信号的转换；IGBT驱动反馈信号FK_UP_IN、FK_UN_IN、FK_VP_IN、FK_VN_IN、FK_WP_IN、FK_WN_IN通过光纤接收电路，实现光信号到电信号的转换，再输入到复杂可编程逻辑器件CPLD中，采用驱动反馈处理方法判断IGBT驱动电路是否工作正常。本发明实现了大功率无刷直流电机的驱动控制，很大程度上改善了传统无刷直流电机驱动控制系统的电磁干扰和电磁兼容问题，提高了系统工作的稳定性和效率。
【IPC分类】H02P6/16, H02P6/08
【公开号】CN105141196
【申请号】CN201510472249
【发明人】狄正飞, 张克涵, 陈冬, 季小尹, 阎龙斌, 胡欲立, 宋保维, 潘光, 严卫生, 刘明雍
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月4日