一种无电容直流无刷驱动控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及直流无刷驱动器，具体说是无电容直流无刷驱动控制器。
【背景技术】
[0002]目前，电动工具多采用无刷驱动器进行控制，现有的无刷驱动器内部电路中通常采用多个大尺寸电解电容器，由于电解电容本身不宜工作在高温环境下，高温使电容器的寿命变短或者失效，严重时还会发生爆炸等安全隐患。因此不仅驱动器设计对散热性能要求高，还直接影响驱动器的整体使用寿命。另一方面，由于大电容体积偏大，将会给安装或维护带来困难，传统驱动器必须采用独立安装方式，无法适用于小型电动工具或一体化机电设备。
【实用新型内容】
[0003]针对上述技术问题，本实用新型提供一种改善驱动器寿命，减少驱动器体积，降低制造成本的无电容直流无刷驱动控制器。
[0004]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种无电容直流无刷驱动控制器，包括EMI电路、整流电路、IGBT模块电路、IGBT驱动电路、控制电源、电压电流采集电路和反电动势侦测电路，所述EMI电路与整流电路连接，整流电路与控制电源连接，电压电流采集电路、IGBT模块电路连接、IGBT模块电路均与IGBT驱动电路连接，反电动势侦测电路与电机相连，微处理器分别与控制电源、电压电流采集电路、IGBT驱动电路、反电动势侦测电路连接。
[0005]作为优选，所述EMI电路包括电连接的压敏电阻和安规电容，输入的交流电源经压敏电阻和安规电容处理后输出至所述整流电路。
[0006]作为优选，所述整流电路包括电连接的四个二极管形成的整流桥和一个电容，进入该整流电路的交流电经整流桥和电容整流后输送至所述电压电流采集电路。
[0007]作为优选，所述电压电流采集电路包括电连接的三个电阻及一个运算放大器组成，采集的电压电流信号由运算放大器处理后反馈给微处理器进行处理。
[0008]作为优选，从微处理器发出的控制信号经IGBT驱动电路整形后提供给IGBT模块电路。
[0009]作为优选，IGBT模块电路包括电连接的五个三极管集成化功率模块，其输出三相电给电机设备。
[0010]作为优选，反电动势侦测电路包括另一运算放大器，从IGBT模块电路输出的三相反馈信号经放大处理后由微处理器进行处理。
[0011]作为优选，所述控制电源为所述微处理器、IGBT模块电路、IGBT驱动电路提供电源。
[0012]作为优选，所述控制器为全密封灌胶一体式结构，其PCB板先喷涂绝缘三防漆，再采用灌封胶加固在一体化电动工具上。
[0013]作为优选，所述控制器的保护电路采用直流母线电流、直流母线电压和散热器温度的三重保护。
[0014]本实用新型与现有技术相比:从体积上而言，无电容比有电容控制减少将近30% ；从重量上而言，无电容比有电容控制减少约25% ;因此以上两点为驱动器内部节省了大量空间，为制造小型电动工具或一体化机电设备提供了可能。从寿命上而言，根据电解电容在高温下使用寿命公式推算，在75摄氏度温度下，电容器使用寿命仅仅只有6000h，约为250天。因此无电容方式将大大延长驱动器的使用寿命。从成本上而言，高耐压，高容值的电解电容市场价格偏贵，一般占驱动器总成本的10%。无电容方式毫无疑问将降低产品成本，降低生产和维护难度。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的系统框图。
[0016]图2是本实用新型的电路原理图。
[0017]图3是本实用新型的PCB板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合图1、图2、图3详细介绍本实用新型的无电容直流无刷驱动控制器，其包括EMI电路1、整流电路2、IGBT模块电路3、IGBT驱动电路4、控制电源5、电压电流采集电路6和反电动势侦测电路7，所述HMI电路与整流电路连接，整流电路与控制电源连接，电压电流采集电路、IGBT模块电路连接、IGBT模块电路均与IGBT驱动电路连接，反电动势侦测电路与电机8相连，微处理器9分别与控制电源、电压电流采集电路、IGBT驱动电路、反电动势侦测电路连接。
[0019]在本实用新型中，EMI电路由图2中ZNR压敏电阻和Cl安规电容组成，用以吸收浪涌电压和抑制传导干扰；整流电路由图2中Dl和C2组成，使交流电压变为脉动直流电压，C2非大电解电容，仅使用耐高温的聚丙烯电容去除电网杂波；控制电源由精密开关电源控制芯片Ul组成，为微处理器，IGBT模块电路，IGBT驱动电路等提供电源；电压电流采集电路由Rl，R2，R3及U2运算放大器组成，电压电流信号由运算放大器处理后反馈给微处理器进行处理；IGBT驱动电路由U3组成，从微处理器发出的控制信号经驱动电路整形后提供给IGBT模块电路；IGBT模块电路由Ql，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6集成化功率模块组成，输出三相U’ V，W输出给电机设备；反电动势侦测电路由U4运算放大器组成，从U，V，W三相反馈的信号经放大处理后给微处理器进行处理。
[0020]本实用新型的控制器软件不采用一般通用无刷驱动控制方式，而采用微处理器进行高精度控制，作动态补偿，电压低则脉宽加大，电压高则脉宽减小。控制芯片采用电机专用32位微处理器。系统上电后，首先进入系统和各项参数的初始化，等待上电稳定，然后电机依据设定参数启动，程序此时进入主循环，通过对转速设定，转速PI调节完成速度输出。其中主程序中断为PWM周期中断，一方面读取母线电压瞬时值进行数字化处理，获取脉冲电压的2个过零点和波顶点，然后通过电流采样读取，速度换输入，电压补偿，PI电流环补偿等环节更新PWM输出。另一方面，程序分三段式启动电机，启动超时则增加启动电压，不超时则进入反电动势检测换相中断，然后进行转速估算，反电动势补偿角度计算等，进入换相定时器中断换相操作，再返回主程序。
[0021]在实施过程中，控制器控制方式采用无霍尔模式，无刷电机控制器与外部接线只有电源线和直流无刷电机线；保护电路采用直流母线电流、直流母线电压和散热器温度的三重保护。控制器为全密封灌胶一体式结构，无刷驱动PCB板10先喷涂绝缘三防漆，再采用导热性能好的灌封胶加固在一体化电动工具上。因此具有良好的绝缘性能和导热性能，另外抗震性能也有极大提升。控制器PCB板为较小尺寸，为配合电动工具电机后盖特定形状而制定。
[0022]本实用新型控制器摒弃传统的交流电整流后再经过大电容滤波稳压方式，而使用单个小容量高耐压CBB薄膜电容替代，即交流电整流后的直流电直接供给三相全桥IGBT驱动电路，其能量的供给和贮存依靠特殊高精度控制方式进行动态弥补，由微处理器在电机运行控制上作动态补偿，电压低则脉宽加大，电压高则脉宽减小，采用此种控制方式后，可以替换传统的大电解电容平滑滤波后在处理的方式，因此避免了因高温下电容器寿命短，损耗或爆炸等不稳定性因素。本驱动器相比较有电容控制方式，无电容将大大提高输入功率因素，减少了无功功率，改善电能质量，降低电能损耗，还能提高供电设备利用率。
[0023]上述实施方式仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴。
【主权项】
1.一种无电容直流无刷驱动控制器，包括EMI电路、整流电路、IGBT模块电路、IGBT驱动电路、控制电源、电压电流采集电路和反电动势侦测电路，所述EMI电路与整流电路连接，整流电路与控制电源连接，电压电流采集电路、IGBT模块电路分别与IGBT驱动电路连接，反电动势侦测电路与电机相连，微处理器分别与控制电源、电压电流采集电路、IGBT驱动电路、反电动势侦测电路连接。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于:所述EMI电路包括电连接的压敏电阻和安规电容，输入的交流电源经压敏电阻和安规电容处理后输出至所述整流电路。
3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于:所述整流电路包括电连接的四个二极管形成的整流桥和一个电容，进入该整流电路的交流电经整流桥和电容整流后输送至所述电压电流采集电路。
4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于:所述电压电流采集电路包括电连接的三个电阻及一个运算放大器组成，采集的电压电流信号由运算放大器处理后反馈给微处理器进行处理。
5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于:从微处理器发出的控制信号经IGBT驱动电路整形后提供给IGBT模块电路。
6.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于:IGBT模块电路包括电连接的六个三极管集成化功率模块，其输出三相电给电机设备。
7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于:反电动势侦测电路包括另一运算放大器，从IGBT模块电路输出的三相反馈信号经放大处理后由微处理器进行处理。
8.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于:所述控制电源为所述微处理器、IGBT模块电路、IGBT驱动电路提供电源。
9.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于:所述控制器为全密封灌胶一体式结构，其PCB板先喷涂绝缘三防漆，再采用灌封胶加固在一体化电动工具上。
10.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于:所述控制器的保护电路采用直流母线电流、直流母线电压和散热器温度的三重保护。
【专利摘要】本实用新型涉及直流无刷驱动器，具体说是一种无电容直流无刷驱动控制器，其包括EMI电路、整流电路、IGBT模块电路、IGBT驱动电路、控制电源、电压电流采集电路和反电动势侦测电路，所述EMI电路与整流电路连接，整流电路与控制电源连接，电压电流采集电路、IGBT模块电路连接、IGBT模块电路均与IGBT驱动电路连接，反电动势侦测电路与电机相连，微处理器分别与控制电源、电压电流采集电路、IGBT驱动电路、反电动势侦测电路连接。从体积上而言，无电容比有电容控制减少将近30%；从重量上而言，无电容比有电容控制减少约25%；因此以上两点为驱动器内部节省了大量空间，为制造小型电动工具或一体化机电设备提供了可能。
【IPC分类】H02P6-08, H02P6-18
【公开号】CN204539016
【申请号】CN201520084341
【发明人】綦锋, 陈春跃, 朱凡江, 刘亮, 廖锋维
【申请人】长沙启科电子有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年2月6日