CN103346711A - 一种直流无刷伺服控制系统 - Google Patents

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汤发俊
李娟�
江文
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Abstract

本发明公开了一种直流无刷伺服控制系统，包括系统处理模块、IPM模块、电源处理模块、信号采集模块、监控模块；其中，所述信号采集模块采集系统工作状态信息，并发送至所述系统处理模块进行处理，所述系统处理模块根据接收到的信号处理后输出PWM脉冲控制信息至IPM模块，同时发送显示信号至监控模块；所述IPM模块将接收到的PWM脉冲信号转换成两两具有120度的三路方波信号控制直流无刷电机运。本发明采用方波控制无刷直流电机，具有转速高、效率高、动态响应高的优点。PWM输出端不需要隔离元器件，结构简单，节约了系统成本。

Description

一种直流无刷伺服控制系统
技术领域
本发明属于电机控制领域。
背景技术
现代交流调速技术是20世纪的后期人类社会的重大进步之一，其发展速度之快，涉及面之宽是前所未有的，使得古老的电机装置在新的技术应用下得到最大面积的推广和应用，使人类的生产力进一步提高和放大。
长期以来在工业应用中使用的都是异步电机或者有刷直流电机。相比异步电机，无刷直流电机的效率更高，转速更高；相比有刷直流电机，无刷电机的寿命更长，也更容易维护。因此随着工业自动化水平越来越高，市场对电机系统的寿命、节能都提出更高的要求，无刷直流电机在这种情况下，迅速普及市场，并得到市场的认可。
随着电机、电机控制技术、电力电子器件的发展及微处理器功能的强大，使得在控制电机的技术正想高频化、数字化的方向发展。特别是这实现控制BLDC（无刷直流电机）算法的过程中，DSP处理器起到了不可估量的作用，采用DSP处理器控制使得在实现控制BLDC（无刷直流电机）的算法变得简单可行，通用性越来越强。
目前，采用DSP处理器控制的无刷直流电机，大部分需采用隔离电路，结构复杂，成本高。同时算法复杂，不利于普遍推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种直流无刷伺服控制系统，通过采用方波控制无刷直流电机，节约了PWM输出端隔离电路，结局了结构复杂、成本高的问题。
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种直流无刷伺服控制系统，包括系统处理模块、IPM模块、电源处理模块、信号采集模块、监控模块；其中，所述信号采集模块采集系统工作状态信息，并发送至所述系统处理模块进行处理，所述系统处理模块根据接收到的信号处理后输出PWM脉冲控制信息至IPM模块，同时发送显示信号至监控模块；所述IPM模块将接收到的PWM脉冲信号转换成两两具有120度的三路方波信号控制直流无刷电机运行。
所述信号采集模块包括温度传感器、速度传感器、电压电流采集电路、Hall传感器；其中温度传感器检测散热器温度，速度传感器检测外部输入电机速度信号，电压电流采集电路采集母线电压、母线电流信号，Hall传感器采集外部电机的Hall信号。
所述电源处理模块包括整流电路、滤波电路、DC/DC模块、保护电路；所述整流电路将电网交流电压转换为直流电压，所述直流电压经过滤波后分别与DC/DC模块、IPM模块连接；所述保护电路与直流电压母线连接。
所述监控模块包括5位LED显示屏、控制面板；所述LED显示屏、控制面板分别与系统控制模块连接。
所述保护电路包括断路保护、短路保护、过流保护、过压保护中的至少一种。
所述DC/DC模块将输入电压转换成+5V、+15V、+24V电压。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用方波控制无刷直流电机，具有转速高、效率高、动态响应高的优点。
PWM输出端不需要隔离元器件，结构简单，节约了系统成本。
附图说明
图1是本发明控制系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示，一种直流无刷伺服控制系统，包括系统处理模块DSP、IPM模块、电源处理模块、信号采集模块、监控模块；其中，所述信号采集模块采集系统工作状态信息，并发送至所述系统处理模块进行处理，所述系统处理模块根据接收到的信号处理后输出PWM脉冲控制信息至IPM模块，同时发送显示信号至监控模块；所述IPM模块将接收到的PWM脉冲信号转换成两两具有120度的三路方波信号控制直流无刷电机运行。
所述信号采集模块包括温度传感器、速度传感器、电压电流采集电路、Hall传感器；其中温度传感器检测散热器温度发送至DSP，速度传感器检测外部输入电机速度信号发送至DSP，电压电流采集电路采集母线电压、母线电流信号，并发送至DSP进行处理；Hall传感器采集外部电机的U、V、W三路Hall信号发送至DSP，1路IO输入信号通过光耦隔离电路与DSP连接。
所述DSP处理器接收到各种采集的信号，对采样信号进行算法运算处理，输出6路PWM脉冲信号至IPM模块。IPM模块接收DSP发出的PWM脉冲信号，并将这些信号转换成两两相隔120度的U、V、W三路方波信号来控制无刷直流电机。所述IPM模块的U、V、W端分别与电机的U、V、W端连接。
电网交流输入端L、N经过整流滤波电路后一方面作为DC/DC转换模块的输入，另一方面作为IPM模块的输入，为直流无刷电机提供动力来源；开关RY1与电容组成母线电压采样电路，断路器F1串联在直流母线中起到保护作用；母线电流采样模块采集到电流信号经过F0脚输出至过流保护模块。DC/DC转换模块将输入电压转换成+5V、+15V、+24V电压，作为辅助电源，为低压用电模块供电。
所述监视模块包括LED显示屏和控制面板，通过SPI口与DSP处理器连接，所述LED显示屏、控制面板分别采用扁线与CH452连接，CH452与DSP处理器连接。根据人机界面而设定的5位LED显示和6位按键，在外部不调节参数的情况下，不需连接面板，因此从整体上降低了系统成本。
所述保护电路包括断路保护、短路保护、过流保护、过压保护中的至少一种。

Claims (6)

1.一种直流无刷伺服控制系统，其特征在于：包括系统处理模块、IPM模块、电源处理模块、信号采集模块、监控模块；其中，所述信号采集模块采集系统工作状态信息，并发送至所述系统处理模块进行处理，所述系统处理模块根据接收到的信号处理后输出PWM脉冲控制信息至IPM模块，同时发送显示信号至监控模块；所述IPM模块将接收到的PWM脉冲信号转换成两两具有120度的三路方波信号控制直流无刷电机运行。
2.根据权利要求1所述的直流无刷伺服控制系统，其特征在于：所述信号采集模块包括温度传感器、速度传感器、电压电流采集电路、Hall传感器；其中温度传感器检测散热器温度，速度传感器检测外部输入电机速度信号，电压电流采集电路采集母线电压、母线电流信号，Hall传感器采集外部电机的Hall信号。
3.根据权利要求1所述的直流无刷伺服控制系统，其特征在于：所述电源处理模块包括整流电路、滤波电路、DC/DC模块、保护电路；所述整流电路将电网交流电压转换为直流电压，所述直流电压经过滤波后分别与DC/DC模块、IPM模块连接；所述保护电路与直流电压母线连接。
4.根据权利要求1所述的直流无刷伺服控制系统，其特征在于：所述监控模块包括5位LED显示屏、控制面板；所述LED显示屏、控制面板分别与系统控制模块连接。
5.根据权利要求3所述的直流无刷伺服控制系统，其特征在于：所述保护电路包括断路保护、短路保护、过流保护、过压保护中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的直流无刷伺服控制系统，其特征在于：所述DC/DC模块将输入电压转换成+5V、+15V、+24V电压。
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