一种直流电机控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种新型的直流电机控制系统，适用于直流电机控制类的产品场合，属于电机控制技术领域。

背景技术：

直流电动机由于其优越的启动性能和调速性能能够产生较大的启动转矩，能够在宽广的范围内平滑而经济地调节速度，被广大行业中大量应用，是一种很常见的电机。传统地，直流电机的调速多采用降压或者串电阻方式来实现，但存在调速不准确、人为因素多等问题，严重影响电机的安全运行。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：实现直流电机稳定、可靠的调速。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种直流电机控制系统，直流电机的供电端与主回路相连，直流电机的励磁端与磁励电路相连；主回路包括三相全控桥，三相全控桥的输入端与电源相连，三相全控桥的输出端与直流电机的供电端相连；磁励电路包括三相不控整流桥及IGBT斩波电路，三相不控整流桥的输入端与电源相连，三相不控整流桥的输出端经由IGBT斩波电路与直流电机的励磁端相连，其特征在于，三相全控桥的控制端及IGBT斩波电路的控制端与控制单元相连，其中，控制单元包括DSP单元及ARM单元，DSP单元的数据交互端与ARM单元相连，ARM单元连接上位机，DSP单元的控制信号输出端经由驱动电路连接三相全控桥的控制端及IGBT斩波电路的控制端。

优选地，所述DSP单元的数据输出端经由数据输出接口与外部设备建立通信。

优选地，还包括用于采集所述三相全控桥的输出电压的电压信号检测单元一、用于采集所述三相不控整流桥的输出电压的电压信号检测单元二、用于采集所述直流电机的供电电流的电流信号检测单元一、用于采集所述直流电机的励磁电流的电流信号检测单元二，电压信号检测单元一、电压信号检测单元二、电流信号检测单元一及电流信号检测单元二与所述DSP单元的数据采集端相连。

优选地，所述电压信号检测单元一、电压信号检测单元二、电流信号检测单元一及电流信号检测单元二经由模数转换单元与所述DSP单元的数据采集端相连。

本实用新型基于三相全桥整流，包括L、C电路滤波、IGBT开关管等功率器件，提供了一种改变电机电枢电压和励磁电流的控制系统，来实现直流电机的速度控制。

附图说明

图1为励磁绕组回路和电枢绕组回路；

图2为控制单元原理图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，在本实用新型提供的一种直流电机控制系统中，直流电机的供电端与主回路相连，直流电机的励磁端与磁励电路相连；主回路包括三相全控桥，三相全控桥的输入端与电源相连，三相全控桥的输出端与直流电机的供电端相连；磁励电路包括三相不控整流桥及IGBT斩波电路，三相不控整流桥的输入端与电源相连，三相不控整流桥的输出端经由IGBT斩波电路与直流电机的励磁端相连。三相全控桥的控制端及IGBT斩波电路的控制端与控制单元相连

电枢电压通过三相全控桥的方式来实现，通过控制单元对三相全控桥中可控硅触发角度的控制，控制三相全控桥的输出电压。励磁控制回路主要采用了斩波电路，电源经三相不控整流后，再经IGBT斩波，LC回路滤波，形成较为平滑且稳定的直流励磁电压。可控硅信号和IGBT信号经由控制单元发出，根据实际设定的速度要求，自动调整触发角或者脉冲宽度。

结合图2，控制单元包括DSP单元及ARM单元。三相全控桥的触发角以及励磁回路的PWM信号均由DSP单元发出。具体过程为：ARM单元将上位机指令传送给DSP单元，DSP单元根据ARM单元给定的速度指令，进行PID计算，并将结果形成可控硅触发脉冲(图中SCR脉冲)和PWM脉冲信号，经过隔离放大后，直接驱动功率部分，实现电机电枢电压和励磁电流的控制，从而完成直流电机系统的调速。

ARM单元负责与上位机的通信、握手、数字量的输入输出控制以及部分系统功能的检测保护。DSP单元采用高性能的算法，实现对电机的精准控制和保护。ARM与DSP之间通过内部总线实现互联，完成信息的交互。在本实施例中，ARM采用意法半导体公司生产的以CORTEX-M3为内核的STM32F103系列芯片，主频72MHz，外置128MB的FLASH芯片，用于存储系统参数以及用户信息，同时配置以太网、串行总线等接口方式，实现与外部人机的信息交互。DSP采用德州仪器公司生产的强大的Piccolo系列芯片，具有运算速度快，计算精度高等特点，同时也配置128MB的FLASH芯片，可实现对参数以及故障信息的存储。

主要原理：ARM通过以太网、WIFI或光纤等方式，实现与外部人机界面的通信，获取重要的操作信息，然后通过复杂的逻辑控制后将信息通过内部数据总线下达给DSP，DSP接收到指令后，开始执行运动控制。DSP采集直流电机的位置和速度等信号，通过一定的控制算法，发出PWM脉冲，来控制励磁电流的输出。