出六路PWM信号接可编程逻辑芯片GAL，其六路输出分别接入三套功率驱动电路，功率驱动电路的输出对应连接逆变器六个功率管的触发端，用以驱动电机旋转运行。变频器下桥臂接霍尔传感器采集电流信号，该电流信号的输出分为两路，一路连接过流保护电路，过流保护电路的输出接DSP的一个引脚Η)ΡΙΝΤΑ;另一路信号接恒流斩波电路，其输出接可编程逻辑芯片GAL的一个引脚。变频器三相输出端的A、C两相接电流霍尔传感器，其输出接精密整流电路，采集到的电流信号接主控芯片DSP的三个A/D输入引脚，作为电流内环的电流给定量。逆变器散热片上接过热传感器，热传感器的输出经二极管接一光耦TLP521，其输出接主控芯片DSP的一个I/O引脚，起过热保护作用。变频器上桥臂接继电器常开触点，继电器的控制端接DSP的一个I/O引脚。变频器上桥臂接入一电阻形成电压接开关电源的输入，用以提供其工作电压。开关电源的输出为各路相关的电路提供电源。键盘通过一个TLP521-4型光耦连接主控制器DSP的4个I/O引脚，显示电路接主控制器DSP的SPISTE、SPICLK与SPISIS0三个引脚，利用SPI进行数据显示。
[0032]第二步方案:变频器主电路具体实施如图2所示。交流电源接EMI滤波电路的输入，两个输入端分别串联电感、的同名端侧，并联电阻R3与安规电容C5，对地分别接瓷片电容C2、C1。、的非同名端侧接电感、，并联一电容C6，对地分别接瓷片电容C4、C3。电感、的输出接整流电路的输入，两个输出端之间并联电容C7。整流电路由D 1~D4组成桥式整流，整流桥的上桥臂串接一个由电阻Rl与继电器触点Jl并联的支路，Rl的输出经电阻R2接开关电源的输入端。上下桥臂之间并联均压电阻与滤波电容组及逆变器电路。其中，均压电阻与串联，滤波电容组中的与、与、与、与分别串联，串联的电阻与电容的中点连接在一起。滤波电容与逆变器之间的下桥臂串接电流霍尔传感器。逆变器由功率管VT1~VT6组成，每个功率管的栅、漏极之间并联一电阻。逆变器的三相输出接无刷直流电动机的三相定子绕组。其中，A、C两相上分别串接一个电流霍尔传感器Hl、H3。
[0033]第三步方案:GAL与自举式功率驱动电路具体实施如图3所示。来自滞环比较器的输出接GAL的I号引脚，来自主控制器DSP的PWM1~PWM6引脚的信号接GAL的2号~7号引脚。GAL的18号与19号引脚输出为C_PWM*C_PWM2，分别接两个光耦6N137的3号引脚。
两个光耦6N137的2号引脚分别经电阻Rll与R12接+5V电源。两个光耦6N137的输出5号引脚分别接地，6号引脚分别接非门的输入端，并且分别经R13、R14接+5V电源。两个非门的输出端分别接IR2110的HIN与LIN引脚，并且分别经R15、R16接+15V电源。IR2110的接+15V电源，SD与接地。IR2110的HO与LO分别经电阻R10、R17接逆变器功率管VTl与VT2的栅极，引脚为+15V供电，经二极管D5接引脚。弓丨脚输出分两路，一路经电解电容E9接引脚，另一路直接接功率管VTl的漏极与VT2的源极。C_PWM3与C_PWM4、C_PWM5与C_PWM6的连接方式同C_PWM1与C_PWM2。
[0034]第四步方案:带有滞环的恒流斩波电路具体实施如图4所示。来自逆变器主电路下桥臂的电流霍尔信号经R18与CS的阻容滤波后，接运算放大器LF353的2脚同相端，运算放大器LF353的3脚反相输入端接一可调电阻R19，该电阻接+5V电源。同时反相输入端接一滤波电容E10，电容负极接地。LF353的I脚输出端接GAL的I号引脚，输出端与同相输入端直接并联反馈电阻Rf，LF353的供电电源+12V经电阻R20接输出端I脚。
[0035]第五步方案:精密整流电路具体实施如图5所示。采集A、C两相的整流电路，来自逆变器三相输出中的A相电流霍尔传感器Hl的信号经R21与C9构成的阻容滤波后分成两路信号，一路经电阻R23接LF353的3号同相端引脚，另一路经电阻R26接LF353的5号同相端引脚。2号引脚为反相输入端，经电阻R22接地。LF353的I号输出端信号分成两路，一路经二极管D6接反相输入端2号引脚，另一路接二极管D7的阴极，D7的阳极输出信号分成两路，一路经反馈电阻R24接反相输入端2号引脚，另一路经电阻R25接反相输入端6号反相端引脚，LF353的I号输出端信号分成两路，一路经反馈电阻R27接反相输入端6号引脚，另一路直接接主控制器DSP的ADCIN01引脚。采集C相的信号电路同A相。
[0036]采集B相的电路与采集A、C两相的电路类似，区别在于采集B相的信号来自于A、
C两相，A、C两相信号分别经电阻R28、R29叠加进入LF353的反相输入端6号引脚，同相端5号引脚经电阻R30接地，输出端7号引脚除了经反馈电阻R31接反相输入端6号引脚外，
其输出端就作为B相的输入信号了，其它的连接方式同A、C相精密整流电路相同。
[0037]第六步方案:过流保护电路具体实施如图6所示。来自逆变器主电路下桥臂的电流霍尔传感器的电流信号首先经R41电阻形成电压信号，该信号再经R40与ClO阻容滤波后连接555定时器的8脚，同时串接一小电阻R39与电源和555定时器的4脚相连，电源与地之间连接一可调电阻RP，RP的可调端连接555定时器的高触发端6脚，电阻R38与手动开关SB串联后并接在电源与地之间。SB的非接地端连接555定时器的低触发端2脚。555定时器的I脚直接接地，输出端3脚经R42与Cll构成的阻容滤波后连接主控芯片DSP的PDPINTA引脚。
[0038]第七步方案:过热保护电路具体实施如图7所示。温度开关粘贴在功率管散热片上，一端接+5V电源，另一端接二极管DlO的阳极，DlO的阴极经R43与C12阻容滤波后，串接光电耦合器TLP521的I脚，TLP521的3脚与地之间并接电容C13，3脚作为输出，经上拉电阻R44后连接主控制器DSP的10PF5引脚作为过热保护信号。
【主权项】
1.一种无刷直流电动机控制装置，其组成包括:开关电源模块，其特征是: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。2.根据权利要求1所述的无刷直流电动机控制装置，其特征是: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。
【专利摘要】本实用新型涉及一种无刷直流电动机控制装置。传统无刷直流电动机控制装置的主电路一般采用交—直—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。一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DSP（8）、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。本实用新型应用于无刷直流电动机控制装置。
【IPC分类】H02P6/00
【公开号】CN204707064
【申请号】CN201520423019
【发明人】王吉涛, 李喜平, 商庆清
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月18日