具有多种无线通讯方式的高速电机驱动器

1.本实用新型属于电机驱动技术领域，具体涉及一种具有多种无线通讯方式的高速电机驱动器。


背景技术：

2.高速电机因其功率密度高、体积重量小、工作效率高等诸多优势，在航空航天、国防安全、生产生活等领域有着广泛应用。
3.现有高速电机驱动器主要以有线连接的方式直接控制，其驱动器电路一般采用微处理器(mcu)、预驱单元、比较器、智能功率集成模块或独立开关器件、多个采样电阻的架构。
4.随着相关控制技术和5g通讯技术的发展以及应用需求的不断提升，以有线连接的方式直接控制的高速电机驱动器的局限性愈实用新型显，因此亟需一种具有无线通讯方式的高速电机驱动器。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种具有多种无线通讯方式的高速电机驱动器，解决了高速电机驱动器无法远程无线控制，以及无法使用无线通讯技术实现实时数据在线监测的问题。
6.本实用新型所采用的技术方案是，具有多种无线通讯方式的高速电机驱动器，包括智能控制模块，智能控制模块电连接有检测模块和保护模块，智能控制模块信号连接有无线通讯模块和pwm调速模块，无线通讯模块信号连接有智能终端，pwm调速模块信号连接有功率驱动模块，检测模块和保护模块分别与功率驱动模块电性连接，检测模块和保护模块电性连接，功率驱动模块还电连接有电源管理模块。
7.本实用新型的特征还在于，
8.智能控制模块包括微控制器单元、swd下载端口和位置传感器输入端口，微控制器单元为cpld、fpga、stm32或dsp中的一种。
9.检测模块包括三相电流检测、母线电流检测和母线电压检测。
10.保护模块包括三相过流保护、母线过流保护、母线过压保护和制动保护。
11.无线通讯模块包括bluetooth通讯模块、wi-fi通讯模块和5g通讯模块。
12.智能终端包括语音识别模块。
13.pwm调速模块包括数字隔离模块和电平转换模块。
14.电源管理模块包括三相交流电、整流桥和开关电源模块，开关电源模块包括dc-dc变换电路和低压差线性稳压器。
15.智能控制模块、智能终端、无线通讯模块、保护模块、pwm调速模块和检测模块均与电源管理模块电性连接。
16.本实用新型的有益效果是：
17.1.本实用新型使用了包括bluetooth通讯模块、wi-fi通讯模块和5g通讯模块的无
线通讯模块，可通过无线通讯技术在线监测高速电机运行的实时数据，并且可对高速电机驱动器进行远程控制。具有方法简单、使用方便、使用场景多元化、可随时随地监测控制等特点。
18.2.本实用新型使用了智能功率模块，简写为ipm，作为高速电机的驱动模块，把碳化硅功率开关器件和驱动电路集成在一起，还内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到微控制器单元，简写为mcu，作中断处理。具有功率密度大、开关速度快、低功耗、抗干扰能力强、保护动作快等特点。
19.3.本实用新型采用模块化系统设计结构，具有灵活度高、适用范围广、集成度高、功能易于扩充、可靠性强等特点。
附图说明
20.图1是本实用新型具有多种无线通讯方式的高速电机驱动器的结构框图；
21.图2是本实用新型具有多种无线通讯方式的高速电机驱动器的流程框图。
22.图中，1.智能控制模块，2.智能终端，3.无线通讯模块，4.保护模块，5.pwm调速模块，6.检测模块，7.电源管理模块，8.功率驱动模块，9.高速电机。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
24.如图1和图2所示，本实用新型具有多种无线通讯方式的高速电机驱动器，包括智能控制模块1，智能控制模块1电连接有检测模块6和保护模块4，智能控制模块1信号连接有无线通讯模块3和pwm调速模块5，无线通讯模块3信号连接有智能终端2，pwm调速模块5信号连接有功率驱动模块8，检测模块6和保护模块4分别与功率驱动模块8电性连接，检测模块6和保护模块4电性连接，功率驱动模块8还电连接有电源管理模块7和高速电机9。
25.智能控制模块1包括微控制器单元、swd下载端口和位置传感器输入端口，微控制器单元为cpld、fpga、stm32或dsp中的一种。
26.检测模块6包括三相电流检测、母线电流检测和母线电压检测。
27.保护模块4包括三相过流保护、母线过流保护、母线过压保护和制动保护。
28.无线通讯模块3包括bluetooth通讯模块、wi-fi通讯模块和5g通讯模块。
29.智能终端2包括语音识别模块，可通过语音识别技术对智能模块进行控制和参数的写入。
30.pwm调速模块5包括数字隔离模块和电平转换模块。
31.功率驱动模块8为高速电机9专用智能功率模块，简写为ipm，其内部集成了碳化硅功率开关器件和驱动电路，同时具有过电压、过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到微控制器单元，简写为mcu，作中断处理。功率驱动模块8用于通过改变直流电流的大小来控制电机线圈绕组的磁场，以达到控制高速电机9的转速和转矩的效果，功率开关的信号顺序和信号时长控制电机的运转方向和运转速度。
32.电源管理模块7包括三相交流电、整流桥和开关电源模块，开关电源模块包括dc-dc变换电路和低压差线性稳压器。
33.智能控制模块1、智能终端2、无线通讯模块3、保护模块4、pwm调速模块5和检测模块6均与电源管理模块7电性连接。
34.智能控制模块1通过无线通讯模块3与智能终端2建立无线通讯连接，通过智能终端2给智能控制模块1写入高速电机9的转速和转矩等控制参数，智能控制模块1中的微控制器单元(mcu)经过运算后发出相应的控制信号传递于pwm调速模块5，再由pwm调速模块5将控制信号进行电平转换和数字隔离后传递于功率驱动模块8，功率驱动模块8输出相应的三相交流电压传递与高速电机9，从而驱动高速电机9运行。检测模块6将采集功率驱动模块8运行过程中的电压电流信号和直流母线的电压电流信号并传递于保护模块4，再由保护模块4判断是否发生故障，如果未发生故障，则驱动器继续正常运行；如果发生故障，则将故障信号传递于智能控制模块1，智能控制模块1接收到故障信号后立即停止输出pwm控制信号，同时输出开关管封锁信号，使功率驱动模块8中的功率开关管停止工作并锁死，从而保护驱动器和高速电机9不受故障的影响导致损坏。
35.智能终端2与智能控制模块1在建立通讯连接的过程中，可通过bluetooth通讯模块与智能控制模块1建立无线通讯连接，也可通过wi-fi通讯模块以路由器端口映射的方式建立远程通讯连接，从而对智能控制模块1进行参数写入及控制。
36.5g通讯模块通过usb typ-c接口与智能控制模块1连接。由5g通信技术的支撑，远程终端通过5g通讯模块与智能控制模块1所建立的通讯连接，具有速率快、延迟低、连接稳定的特点，所以由通讯延迟或不稳定所导致高速电机驱动器运行出现故障的概率极低。
37.智能终端2与智能控制模块1间可实现双向通讯，不但能对智能控制模块1进行控制，而且能接收智能控制模块1所传递出的运行数据和故障信息，从而实现对高速电机9运行状态的远程监测以及对历史故障进行记录。
38.本实用新型留有位置传感器输入端口，若采用有位置传感器的高速电机9控制算法，则可将位置传感器与该端口进行连接；若采用无位置传感器的高速电机9控制算法，则该端口无需做任何处理。
39.本实用新型的工作过程及技术原理如下：
40.智能终端2通过无线通讯模块3给智能控制模块1写入高速电机9转速和转矩等控制参数，智能控制模块1中的微控制器单元(mcu)经过运算后发出相应的控制信号传递于pwm调速模块5，再由pwm调速模块5将控制信号进行电平转换和数字隔离后传递于功率驱动模块8，其内部的功率开关器件按照驱动信号的指令顺序交替导通关断，从而产生驱动高速电机9所需的三相交流电压，使高速电机9正常运行。电机运行的方向和速度可以通过控制功率驱动模块8的功率开关信号顺序和时间调节，从而实现对高速电机9的精确驱动控制。
41.本实用新型增加了无线通讯模块3，从而实现了对高速电机驱动器运行的实时数据进行远程监测，并可以对驱动器进行远程控制，极大提高了高速电机驱动器控制的灵活性，具有方法简单、使用方便、使用场景多元化、可随时随地监测控制等特点。由于本实用新型采用模块化系统设计结构，具有灵活度高、适用范围广、集成度高、功能易于扩充、可靠性强等特点。
42.上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。
任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。