CN102468801A

CN102468801A - 智能电机控制器

Info

Publication number: CN102468801A
Application number: CN2010105587748A
Authority: CN
Inventors: 郭丙辰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2012-05-23

Abstract

一种智能电机控制器，它由采样电路、微处理单元、驱动电路、输出单元和通信接口电路构成；采样电路将采集的电流信号和电压信号输出至微处理单元；通信接口电路与微处理单元相连，实现微处理单元与外部的通信；驱动电路共有两路，每路驱动电路均连接一个输出单元，两路驱动电路均受微处理单元的控制，向输出单元发出控制信号；输出单元采用磁保持继电器，驱动电路利用H桥电路来驱动磁保持继电器的断合；两个磁保持继电器均与互锁电路相连接。本发明采用单片机设计，纯数字控制方式。完全克服机械模拟式控制器的缺点。此智能电机控制器采用磁保持继电器，过电流能力强，能带较大负载。继电器内部采用机械结构，抗干扰能力强，工作稳定可靠。

Description

智能电机控制器

技术领域

本发明涉及一种电机控制器。

背景技术

在现代社会中，三相交流电机广泛应用于各种生产生活领域。电机控制是一个成熟而广泛应用的技术。如何控制电机的合断、以及正反转已经是一个很老的话题。现在的研究更倾向于如何能合理的控制电机，使其事故率减小，使其使用寿命延长等等方面。目前主流的电机正反转控制器一般用固态继电器，靠机械动作，纯手工操作来实现电机的正反转。

固态继电器(SSR)是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。固态继电器的寿命长，灵敏度高，开关速度快。但是，其导通之后管压降大，半导体器件关断之后仍然数微安甚至毫安的漏电流，电子元器件的温度特性和电子线路的抗干扰能力较差。因此，固态继电器模块多用于负载小，电磁干扰小的场合。不适用于大的负载电机控制，对电磁干扰比较强的场合适应性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于大负载电机控制、对电磁干扰有较强适应性的智能电机控制器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明由采样电路、微处理单元、驱动电路、输出单元和通信接口电路构成；所述的采样电路将采集的电流信号和电压信号输出至微处理单元；所述的通信接口电路与微处理单元相连，实现微处理单元与外部的通信；所述的驱动电路共有两路，每路驱动电路均连接一个输出单元，所述的两路驱动电路均受微处理单元的控制，向输出单元发出控制信号；其特征在于：所述的输出单元采用磁保持继电器，所述的驱动电路利用H桥电路来驱动磁保持继电器的断合；所述的两个磁保持继电器均与互锁电路相连接。

所述的采样电路包括电流互感器和电压互感器，电流互感器和电压互感器均与各自的差分滤波电路相连接，两个差分滤波电路均连接至采样芯片中，采样芯片的输出端连接微处理单元。

所述电流互感器的输出端还连接过零检测电路。

所述的通信接口电路包括CAN总线通信接口电路、RS485通信接口电路、Zigbee无线通信接口电路中的任意一种或几种组合。

采用上述技术方案的本发明，此智能电机控制器从克服了用固态继电器来控制交流电机带来的问题。此智能电机控制器采用单片机设计，纯数字控制方式。完全克服机械模拟式控制器的缺点。此智能电机控制器采用磁保持继电器，过电流能力强，能带较大负载。继电器内部采用机械结构，抗干扰能力强，工作稳定可靠。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的驱动电路和输出电路图。

图3为本发明的采样电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由采样电路、微处理单元、驱动电路、输出单元和通信接口电路构成。上述的采样电路将采集的电流信号和电压信号输出至微处理单元；上述的通信接口电路与微处理单元相连，实现微处理单元与外部的通信；上述的驱动电路共有两路，每路驱动电路均连接一个输出单元，上述的两路驱动电路均受微处理单元的控制，向输出单元发出控制信号。

下面具体说明各个功能电路。

1、输出单元采用磁保持继电器，磁保持继电器其触点开、合状态平时是由永久磁钢所产生的磁力所保持。当磁保持继电器的触点需要开或合状态时，只需用正/反直流脉冲电压激励线圈，继电器在瞬间就完成了开与合的状态转换。这时的功率损耗一般小于1W。通常触点处于保持状态时，线圈不需继续通电，仅靠永久磁钢的磁力就能维持继电器的状态不变。

2、驱动电路利用H桥电路来驱动磁保持继电器的断合，如图2所示。由于磁保持继电器的触点状态由永久磁钢的磁力所保持，因此，控制触点转换时，只需在线圈两端输入一定宽度的正向或反向直流脉冲就可以实现磁保持继电器的接通或切断。CtrlA与CtrlB分别是从单片机出来的控制信号。当CtrlA为高电平，CtrlB为低电平时，三极管Q1与Q4导通。延时100ms，清零CtrlA。形成12V、100ms脉宽的正脉冲驱动继电器闭合。当CtrlA为低电平，CtrlB为高电平时，三极管Q2与Q3导通。延时100ms，清零CtrlB。形成12V、100ms脉宽的反脉冲驱动继电器断开。

3、两个磁保持继电器均与互锁电路相连接。上述的互锁电路是指：两个磁保持继电器相互锁定，即当其中一个磁保持继电器闭合的话，另外一个磁保持继电器一定无法动作。

根据上述驱动电路的工作原理，我们不难发现，为使继电器无法闭合，有两种思路：

①使CtrlA端无法置1，因为CtrlB端只对磁保持继电器的关断起作用，对磁保持继电器的闭合不起作用。也就是当其中一个继电器闭合时，反馈信号使得CtrlA的输入失效。

②使光耦A无法接入12V电源，即磁保持继电器无法获得12V的驱动脉冲，也即当其中一个继电器闭合时，反馈信号使得此处断开。

上述的两种方法均由软件实现，软件的编程实现为本领域普通技术人员所熟知的技术。

4、上述的采样电路包括电流互感器和电压互感器，电流互感器和电压互感器均与各自的差分滤波电路相连接，两个差分滤波电路均连接至采样芯片中，采样芯片的输出端连接微处理单元，如图3所示。

a、电流采样：电流采样信号为电流互感器输出信号。电流互感器输出信号一部分送至过零检测电路，另一部分在此处用于采样。由于采样部分输入阻抗低，信号大部分损耗在采样回路中。将导致过零检测部分电路无法正常工作。因此，从电流互感器到采样芯片前加上一级电压跟随器，改变其输入阻抗。减少信号的损耗。

b、电压采样：电压采用信号从电压互感器输出。电压互感器采用超微晶环作为铁芯，不同的输入电压通过限流电阻，使一次侧流过不同的电流，二次侧得到一个与一次相同的电流。经过运放或电阻直接取样，得到不同的输入电压。

5、上述的通信接口电路包括CAN总线通信接口电路、RS485通信接口电路、Zigbee无线通信接口电路中的任意一种或几种组合。

Claims

1.一种智能电机控制器，它由采样电路、微处理单元、驱动电路、输出单元和通信接口电路构成；所述的采样电路将采集的电流信号和电压信号输出至微处理单元；所述的通信接口电路与微处理单元相连，实现微处理单元与外部的通信；所述的驱动电路共有两路，每路驱动电路均连接一个输出单元，所述的两路驱动电路均受微处理单元的控制，向输出单元发出控制信号；其特征在于：所述的输出单元采用磁保持继电器，所述的驱动电路利用H桥电路来驱动磁保持继电器的断合；所述的两个磁保持继电器均与互锁电路相连接。

2.根据权利要求1所述的智能电机控制器，其特征在于：所述的采样电路包括电流互感器和电压互感器，电流互感器和电压互感器均与各自的差分滤波电路相连接，两个差分滤波电路均连接至采样芯片中，采样芯片的输出端连接微处理单元。

3.根据权利要求2所述的智能电机控制器，其特征在于：所述电流互感器的输出端还连接过零检测电路。

4.根据权利要求1所述的智能电机控制器，其特征在于：所述的通信接口电路包括CAN总线通信接口电路、RS485通信接口电路、Zigbee无线通信接口电路中的任意一种或几种组合。