无刷直流电动机控制装置的制造方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
[0002]本实用新型涉及一种无刷直流电动机控制装置。
[0003]【背景技术】:
[0004]无刷直流电动机控制装置的产生:自19世纪40年代出现直流电动机以来，凭借其优良的转矩控制特性，很长一段时间里，在电力传动领域中占重要的地位。然而，直流电机的电刷一换向器是有机械接触的，这是其一个致命的弱点，不但降低了整个系统的可靠性与寿命，而且限制了其在很多有粉尘、易燃易爆等场合中的应用。为了客服这一缺点，自20世纪90年代，省去了换向器和电刷的无刷直流电动机得到了广泛的应用。现阶段，随着电力电子技术，自动化技术与计算机技术的发展，无刷直流电动机广泛地应用于航空航天、工业自动化、机器人驱动、电动汽车以及家用电器等领域。各种应用领域对无刷直流电动机控制装置提出了很高的要求，不再是仅依靠模拟电子电路来完成闭环的控制了。现无刷直流电动机控制装置要求电机快速性要好，信号采集精度要高，一些保护设施要完善，具有自我调节能力等。无刷电机的发展在很大程度上取决于电力电子技术与计算机技术的进步。传统无刷直流电动机控制装置的不足:传统无刷直流电动机控制装置的主电路一般采用交一直一交型变频电路，整流桥与电源之间串联滤波电感，对地并接滤波电容的方式，以消除共模干扰。桥臂两端采用电解电容、瓷片电容与电阻并联，再并接安规电容的方式，以消除功率管关断时带有的电压尖刺。驱动电路一般采用以TLP250功率驱动型光耦为核心的电路或直接采用IPM模块，通过DSP生成的PWM信号直接加在该电路的功率管驱动端。控制装置设有过流保护电路，检测由于某种故障引起的过电流，通常利用运算放大器LM358形成比较电压来检测是否产生过流情况。利用A/D转换器进行电流的采集，是通过加在无刷电机三相交流输入端的霍尔传感器采集三相电流，通过利用单运放构成的精密整流电路反馈回主控制器DSP，作为电流内环电流的反馈信号。传统控制装置中存在很多的不足，在抑制噪声方面，传统控制装置一般只考虑消除共模干扰，而忽略差模噪声。在主回路的设计中，仅考虑通过并联安规电容消除电压尖刺，并没考虑到在功率管关断过程中产生的震荡导致的不稳定。在过流保护方面，传统控制装置附加过流保护电路适用于由某种故障引起的过电流，而并没考虑由于过载引起电流过高导致功率管频繁开断，缩减工作寿命。
[0005]
【发明内容】
:
[0006]本实用新型的目的是提供一种无刷直流电动机控制装置。
[0007]上述的目的通过以下的技术方案实现:
[0008]一种无刷直流电动机控制装置，其组成包括:开关电源模块，所述的开关电源模块分别与主控制器DSP、键盘显示电路、EMI与逆变器主电路、功率驱动电路、电流采集与过流保护电路、电流采集与精密整流电路、过热保护电路、电流采集与恒流斩波电路、霍尔检测电路连接。
[0009]所述的无刷直流电动机控制装置，所述的主控制器DSP分别与电流采集与过流保护电路、电流采集与精密整流电路、功率驱动电路、键盘显示电路、过热保护电路、霍尔检测电路连接，所述的功率驱动电路分别与EMI与逆变器主电路、电流采集与恒流斩波电路连接，所述的过热保护电路与EMI与逆变器主电路连接，所述的EMI与逆变器主电路分别与电流采集与过流保护电路、电流采集与恒流斩波电路电流采集与精密整流电路、无刷电机连接，所述的霍尔检测电路与无刷电机连接。
[0010]本实用新型的有益效果:
[0011]1.本实用新型设在抑制噪声方面得到了改善。在抑制噪声方面，由于共模干扰在全频领域特别是高频领域所占比重较大，因此，传统控制装置采用共模扼流圈加对地共模电容的方式来消除共模干扰信号。但是，噪声中除共模干扰外，还存在差模干扰，特别是在低频区域内，差模干扰占的比例较大，本设计中除了抑制共模干扰外，在线路上串接差模电感与引线之间并接电容的方式，来消除差模噪声。
[0012]提高了功率管开断的稳定性。由于电路中存在引线电感，当IGBT由导通到关断时，加在IGBT上的电压跃变，使IGBTl关断瞬间带有电压尖刺，容易引起管子电压击穿。为此，传统控制装置是将上下桥臂两端并联安规电容以消除电压尖刺。但是在IGBT关断过程中，虽然尖刺消除，但出现一段时间的震荡。为使功率管在导通与关断过程中具有高稳定性，本设计改进为上下桥臂之间串接两组阻容元件，每套阻容元件为一个电阻，四个电解电容。从而消除了关断过程中的不稳定性。
[0013]消除了电机启动时的电流冲击，主电路中在继电器常开触点上并联电阻实现主电路充电软起。因为在初始上电时储能电容相当于短路，充电电流很大，若在滤波电容前加一个电阻，启动时将该电阻与储能电容串联，使直流母线电压逐步增加，待储能电容的电压升至额定值的80%时，继电器常开触点闭合，实现了充电软起动，从而避免启动时的大电流冲击。
[0014]降低了由于过负荷引起的功率管开断频率。由于负载加重等原因而引起的电流过大，若单纯采用电压比较器，则功率器件导通关断的频率将升高，开关损耗将过大。本设计通过恒流斩波电路来限制其电流，使电流输出为一恒定值。恒流斩波电路采用滞环比较器。这样，有效降低了管子的开关损耗。
[0015]提高了电机运行的安全性。本设计不但考虑由于某种故障产出的过电流保护，而且还考虑的由于过负荷引起的功率管开断频率过高引起的缩减寿命。另外，由于长时间工作，功率管难免过热，本设计加入过热保护电路，以消除电机由于长时间运行导致器件发热所带来的一系列事故。提高了电机运行的安全性。
[0016]节约了控制装置的成本。在功率驱动电路方面，相比IPM模块，本设计采用以IR2110为核心的自举式驱动电路。输出电流的采集是利用两只电流霍尔传感器采集三相电流的方式。在供电电源方面，相比以UC3845为核心的电源，本设计采用以KA5M02659RN为核心的TOP型开关电源。
[0017]【附图说明】:
[0018]附图1是本实用新型的结构示意图。
[0019]附图2是本实用新型变频器主电路图。
[0020]附图3是本实用新型GAL与自举式功率驱动电路图。
[0021]附图4是本实用新型带有滞环的恒流斩波电路图。
[0022]附图5是本实用新型电流采集与精密整流电路图。
[0023]附图6是本实用新型电流采集与过流保护电路图。
[0024]附图7是本实用新型过热保护电路图。
[0025]【具体实施方式】:
[0026]实施例1:
[0027]—种无刷直流电动机控制装置，其组成包括:开关电源模块9，所述的开关电源模块分别与主控制器DSP8、键盘显示电路7、EMI与逆变器主电路11、功率驱动电路10、电流采集与过流保护电路1、电流采集与精密整流电路2、过热保护电路6、电流采集与恒流斩波电路5、霍尔检测电路4连接。
[0028]实施例2:
[0029]根据实施例1所述的无刷直流电动机控制装置，所述的主控制器DSP分别与电流采集与过流保护电路、电流采集与精密整流电路、功率驱动电路、键盘显示电路、过热保护电路、霍尔检测电路连接，所述的功率驱动电路分别与EMI与逆变器主电路、电流采集与恒流斩波电路连接，所述的过热保护电路与EMI与逆变器主电路连接，所述的EMI与逆变器主电路分别与电流采集与过流保护电路、电流采集与恒流斩波电路电流采集与精密整流电路、无刷电机3连接，所述的霍尔检测电路与无刷电机连接。
[0030]实施例3:
[0031]根据实施例1或2所述的无刷直流电动机控制装置。将交流电源接入EMI滤波电路，EMI的输出接变频器电路，变频器中的逆变电路输出接无刷直流电机的三相定子线圈。无刷电机的三相霍尔传感器接霍尔检测电路，检测电路的输出接DSP主控制器的三个引脚CAPU CAP2与CAP3。DSP主控制器输