CN103248288B - 无刷直流电机自适应驱动器 - Google Patents
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Abstract
一种无刷直流电机自适应驱动器，该无刷直流电机自适应驱动器为DSP控制系统电路，包括比较器、PID控制器、PWM控制器，逆变器和双闭环反馈电路，逆变器输出连接电机，双闭环反馈电路包括电流反馈电路和电压反馈电路，所述PID控制器与PWM控制器之间设有驱动序列修正器，所述电压反馈电路设有区间计算模块和转速计算模块，区间计算模块连接逆变器、驱动序列修正器和转速计算模块，转速计算模块连接比较器和驱动序列修正器。由于本发明设有的驱动序列修正器，驱动序列修正器能自动修正电机各相驱动序列，使三相电机的电流方向与转子位置相适应，与不同接线方式的无刷直流电机匹配都能正常驱动，适用于无刷直流电机。
Description
技术领域
本发明涉及直流电机的驱动器，特别是能够自动适应相同功率任一接线方式的无刷直流电机的驱动器。
背景技术
近年来，随着电力电子技术、微电子技术以及新型磁性材料的发展，无刷直流电机(BLDCM)以其独到的体积小、重量轻、效率高、力矩大、调速性能好等优点在数控机床、机器人、电动车、家电、办公自动化设备等领域获得了广泛的应用。相对于普通直流电机无刷直流电机具有结构简单、维护方便、寿命长、无换相火花等优点；相对于交流异步电机具有控制简单、无励磁损耗、功率因数高等优点。
市场上大部分无刷直流电机必须配备与之相应的驱动器，很多驱动器之间都不能相互兼容。由于工作环境的不同要求，经常会使用不同的直流电机，这就需要同时配备不同的驱动器，当匹配内部接线不一样的电机时，驱动器无法自动调整驱动序列，导致电机三相电流的方向与转子位置不匹配，电机无法正常运行甚至烧毁，这对设备管理、维修都有不便，而且占用资金。
中国实用新型专利CN201690406U公布了一种永磁无刷直流电机驱动器，包括开关电源电路、电平转换电路、功率模块、PMSM电动机、母线电压检测电路、PWM转换电路、光电编码器、中央处理单元和上位机，开关电源电路一端与功率模块相连，一端通过电平转换开关与中央处理单元相连，中央处理单元通过PWM转换电路与功率模块相连，DC310V输入与PMSM电动机相连，PMSM电动机相连，PMSM电动机与光电编码器相连，光电编码器与中央处理单元相连，功率模块三相输出同时与中央处理单元相连DC310V输入与母线电压检测电路相连，母线电压检测电路与中央处理单元相连。该实用新型虽然达到了利用反电动势法判断转子位置的目的，但其对逆变电源数据的收集和处理过于简单，驱动器无法自动适应电机，如果与非常规电机匹配时，往往驱动不了甚至烧毁电机或驱动器。
发明内容
本发明是为了克服以上现有技术存在的缺点，其所提供的技术方案是提供一种能智能化修正电机各相驱动序列，与相同功率任一接线方式的无刷直流电机匹配都能正常工作的驱动器。
为此，本发明提供了一种无刷直流电机自适应驱动器，该无刷直流电机自适应驱动器为DSP控制系统电路，包括比较器、PID控制器、PWM控制器，逆变器和双闭环反馈电路，逆变器输出连接电机，双闭环反馈电路包括电流反馈电路和电压反馈电路，所述PID控制器与PWM控制器之间设有驱动序列修正器。驱动序列修正器自动修正PWM控制器输出的触发信号，以修正逆变器的占空比和导通周期数，最终达到控制无刷直流电机的目的。电压反馈电路设有区间计算模块和转速计算模块，区间计算模块连接驱动序列修正器和转速计算模块，且区间计算模块通过输入模块连接逆变器的输出端，转速计算模块连接比较器和驱动序列修正器。电压采样电路检测相电压，计算出转子区间，送入驱动序列修正器，再计算出转子转速，送入比较器和驱动序列修正器，双闭环反馈控制系统的设置使驱动器的更加稳定。
作为对本发明所述的无刷直流电机自适应驱动器进一步说明，电流反馈电路入口连接逆变器，电流反馈电路出口连接驱动序列修正器。电流采样电路检测逆变器输出电流，经过输入模块，送入驱动序列修正器。
作为对本发明所述的无刷直流电机自适应驱动器进一步说明，该驱动器设有报警装置，报警装置连接故障检测模块，故障检测模块连接逆变器。当逆变器发生异常的时候，故障检测模块会向报警模块发出信号，最终PWM控制器会停止对逆变器发送触发信号。
作为对本发明所述的无刷直流电机自适应驱动器进一步说明，DSP控制系统电路采用DSPIC30F5015电机控制芯片。
本发明的有益效果是：由于本发明设有的驱动序列修正器，驱动序列修正器能自动修正电机各相驱动序列，使三相电机的电流方向与转子位置相适应，与不同接线方式的无刷直流电机匹配都能正常驱动。
附图说明
图1为本发明所述无刷直流电机自适应驱动器的控制原理图；
图2为本发明所述无刷直流电机自适应驱动器的线路原理图；
图3为本发明所述无刷直流电机自适应驱动器的工作流程图；
图中：1-驱动序列修正器、11-比较器、12-PID控制器、13-转速计算模块、14-PWM控制器、15-报警模块、16-输入模块、17-区间计算模块、2-逆变器、3-电机、4-故障检测模块。
具体实施方式
图中只标示出与本发明相关的主要部位，如图1所示，本发明提供了一种无刷直流电机自适应驱动器，包括PWM控制器14、报警模块15、输入模块16和双闭环反馈控制电路，双闭环反馈控制电路包括电流闭环反馈和电压闭环反馈，PWM控制器14输出连接逆变器2，逆变器2连接无刷直流电机3，双闭环反馈控制模块依次设有比较器11、PID控制器12、驱动序列修正器1和PWM控制器14，电流采样电路检测逆变器2输出电流，送入驱动序列修正器1。其中，驱动序列修正器1基于反电动势原理法，通过无刷直流电机3反电动势中的电流、周期和转速值计算出转子位置，并检查驱动序列与转子位置是否一致，如果不一致，则向PWM控制器发出修正驱动序列的信号。
电压反馈电路设有区间计算模块17和转速计算模块13，其中区间计算模块17根据反馈电压计算出转子的周期和方向并送入驱动序列修正器1和转速计算模块13，转速计算模块13根据转子的周期和方向计算出转子转速值并送入比较器11和驱动序列修正器1。电压采样电路检测相电压，在区间计算模块17计算出转子区间，送入驱动序列修正器1，送入转速计算模块13计算出转子转速，送入比较器11和驱动序列修正器1，驱动序列修正器1能够智能修正PWM控制器14输出的触发信号，从而修正逆变器2的占空比和导通周期数，最终达到对无刷直流电机3的控制，而且双闭环反馈控制系统的设置使驱动器的更加稳定。
如图2所述，该无刷直流电机自适应驱动器为DSP控制系统电路，DSP控制系统电路的核心微处理器为DSPIC30F5015，DSP芯片超强的数字信号处理能力使驱动器1能迅速地调整逆变器2的输出。
逆变器2连接有故障检测模块4，报警模块15连接故障检测模块4，当逆变器2发生异常的时候，故障检测模块4会向报警模块15发出信号，最终驱动器会停止对逆变器2的驱动，避免烧坏电机或者驱动器。
如图3所示，正常情况下，驱动器按设定的序列运行，PWM控制器14给逆变器2发出触发信号，逆变器2分别给无刷直流电机3的U、V、W三相之间注入电流，电流的大小根据负载确定。通过双闭环反馈电路，DSP控制系统电路不停地监测驱动序列是否合理，如果不合理，则根据转子位置进行修正，如电流原本U端流向V端，修正后是U端流向W端。
以上是对本发明的优选实施例进行了描述，并不限于上述具体实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的变换，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种无刷直流电机自适应驱动器，该无刷直流电机自适应驱动器为DSP控制系统电路，包括比较器、PID控制器、PWM控制器，逆变器和双闭环反馈电路，逆变器的输出连接电机，双闭环反馈电路包括电流反馈电路和电压反馈电路，其特征在于：所述PID控制器与PWM控制器之间设有驱动序列修正器；
其中所述驱动序列修正器基于反电动势原理法，通过电机反电动势中的电流、周期和转速值计算出转子位置，并检查驱动序列与转子位置是否一致，如果不一致，则向PWM控制器发出修正驱动序列的信号；
所述电压反馈电路设有区间计算模块和转速计算模块，区间计算模块连接驱动序列修正器和转速计算模块，且区间计算模块通过输入模块连接逆变器的输出端，转速计算模块连接比较器和驱动序列修正器；
其中所述区间计算模块根据反馈电压计算出转子的周期和方向并送入驱动序列修正器和转速计算模块，所述转速计算模块根据转子的周期和方向计算出转子转速值并送入比较器和驱动序列修正器；
所述电流反馈电路入口连接逆变器，电流反馈电路出口连接驱动序列修正器。
2.如权利要求1所述的无刷直流电机自适应驱动器，其特征在于：该驱动器设有报警装置，报警装置连接故障检测模块，故障检测模块连接逆变器。
3.如权利要求1所述的无刷直流电机自适应驱动器，其特征在于：所述DSP控制系统电路采用DSPIC30F5015电机控制芯片。
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