专利名称：无刷直流电动机180度变频控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型为无刷直流电动机驱动变频控制器，属于变频电机驱动领域，用于电动车电动机控制。
背景技术：
现有的电动车控制器都为120度变频控制器，其相电流波形为阶梯形方波。任意时刻三相中只有两相导通，ー相截止，表现在驱动波形上就是任意ー个电周期里，每相都只导通120度。这种方式最常见的是采用六拍换向控制设计，算法很简单，容易实现。缺点是转矩和转速变化大的时候，效率就低，而且转矩特性差，甚至丢速，在低速段容易抖动。从中央处理单元的角度来讲，现有的180度直流正弦波驱动通常采用DSP芯片来驱动，因为传统的51单片机片上资源不够丰富，使得传统的单片机不能够胜任正弦波直流电机驱动的信号和数学模型处理，而DSP芯片的资源对无刷直流电动机来说并不能得到最大的利用，存在一定程度的浪费。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术及其实际应用中的不足，提供一种低功耗、低成本的电动机无刷直流电动机180度变频控制器替代原先的120度变频控制器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是电动车无刷直流电动机180度变频控制器，其特征在于包括电源电路、单片机控制电路、PWM转换电路、电流采样电路和电机功率驱动电路。电源电路分别为电机和其他电路提供48V和5V电源。电源电路一端与功率模块相连，一端通过电平转换与单片机控制电路相连，单片机中央处理单元通过PWM转换电路与功率模块相连，功率模块三相输出与无刷直流电动机相连，无刷直流电动机与霍尔传感器相连，单片机与采样电路相连。所述核心芯片采用意法半导体公司生产的高性能、低价位控制芯片STM8S207。在24MHz频率下，最高处理效能高达20MIPS。栈指针和16位索引寄存器可改进表处理性能，此外，栈指针的改善、新增寻址模式和新指令等特性增强了对C编程和实时性能的支持，并提高了代码密度和处理器能效。该芯片配备了丰富外设，可支持精确控制和监视功能，包括10位模数转换器，最多有16条通道，转换用时小于3微秒；先进的16位控制定时器可用于马达控制、捕获/比较和PWM功能。该处理器具有強大的处理能力和运行速度，功耗超低，应用方便等优点。所述电源电路其特征在于为滤除电机工作时母线上的纹波，稳定母线电压，48V间并联了ー个330uF/80V的大电容。控制电路板上有ー个15V的电源，和三个5V电源。其中三个5V电源是从15V电源转换而来的，其中只有一个和它共地，另两个是采用开关电源芯片设计，是隔离的两个5V。15V电源由24V电源转换而来，24V接ロ来自两个电池的串联电压。[0008]所述电源电路其特征在于采样电路由运算放大器实现差分采样，采用CHMC D393芯片，该芯片为两电压比较集成运放电路。[0009]所述电源电路其特征在于其驱动电路包括上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路，上下桥臂电路相连，共同驱动电动机的一相电路。
图I为本实用新型控制方案框图；图2为STM单片机控制电路图；图3为功率驱动电路图。
具体实施方案
以下结合附图并通过实施方案对本实用新型做进ー步说明。如附图I所示，该变频控制器包括电源电路、STM单片机控制电路、电流检测电路、功率驱动电路和位直检测电路。电源电路为各个电路提供48V和5V电源，单片机电路与功率驱动电路、电流检测电路、位置參数检测电路电连接，功率驱动电路驱动无刷直流电动机。单片机采用意法半导体公司生产的高性能、低价位控制芯片STM8S207，该芯片配备了丰富外设，可支持精确控制和监视功能，包括10位模数转换器，最多有16条通道，转换用时小于3微秒；先进的16位控制定时器可用于马达控制、捕获/比较和PWM功能。该处理器具有強大的处理能力和运行速度，功耗超低，应用方便等优点。电流采样电路采用霍尔电流传感器，采集电机的三相电流，如图2所示。电路由运算放大器实现差分采样，采用CHMC D393芯片，该芯片为两电压比较集成运放电路，前ー个放人器用做反向器可以将输入波形的幅值控制在±1. 65V之间，后ー个放大器是加法器，其中ー个加数为-15V电平，另ー个为前ー个放大器输出Ul。无刷直流电动机驱动电流是三相正弦电流，是通过MOSFET或者IGBT组成的逆变桥路产生的，逆变桥是一个由六个开关管组成的三相桥臂，采用适当的开关策略可以使电动机三相绕组中的电流成为三相正弦电流。该系统采用三对儿K80E08K3管组成了逆变电路。图3为一相逆变桥电路图。
权利要求1.无刷直流电动机180度变频控制器，其特征在于包括电源电路、单片机控制电路、PWM转换电路、电流采样电路和电机功率驱动电路，电源电路分别为电机和其他电路提供48V和5V电源，电源电路一端与功率模块相连，一端通过电平转换与单片机控制电路相连，单片机中央处理单元通过PWM转换电路与功率模块相连，功率模块三相输出与无刷直流电动机相连，无刷直流电动机与霍尔传感器相连，单片机与采样电路相连。
2.根据权利I要求所述的无刷直流电动机180度变频控制器，其特征在于为滤除电机工作时母线上的纹波，稳定母线电压，48V间并联了一个330uF/80V的大电容，控制电路板上有一个15V的电源，和三个5V电源。其中三个5V电源是从15V电源转换而来的，其中只有一个和它共地，另两个是采用开关电源芯片设计，是隔离的两个5V，15V电源由24V电源转换而来，24V接口来自两个电池的串联电压。
3.根据权利I要求所述的无刷直流电动机180度变频控制器，其特征在于采样电路由运算放大器实现差分采样，采用CHMC D393芯片，该芯片为两电压比较集成运放电路。
4.根据权利I要求所述的无刷直流电动机180度变频控制器，其特征在于驱动电路包括上桥臂驱动电路和下桥臂驱动电路，上下桥臂电路相连，共同驱动电动机的一相电路。
专利摘要本实用新型为无刷直流电动机正弦波变频控制器，即180度变频控制器，主要应用在电动车电动机控制上。该控制器包含单片机控制模块、电流采样模块、功率驱动模块。无刷直流电动机为系统的被控对象。STM单片机作为核心控制器件，分别与驱动模块、电流采样模块和位置检测模块相连接。其工作过程为控制器借助转子上的霍尔传感器检测出的位置信号，通过电子换相电路去驱动与电枢绕组连接的相应的功率开关器件，使电枢绕组依次馈电，从而在定子绕组上产生圆形的旋转磁场，驱动永磁转子旋转。随着转子的转动，位置传感器不断地检测位置并送出信号，以改变电枢绕组的通电状态，周而复始，保持定子绕组作用在转子永磁体上的电磁转矩方向始终不变，从而使电动机不停地转动起来。
文档编号H02P6/10GK202406076SQ201120529849
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者安海霞 申请人:天津市职业大学