CN105007005A - 无刷直流电机调速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供无刷直流电机调速系统，由中央处理器模块、驱动模块、位置检测模块、转速检测模块、相电流检测模块、按键模块、显示模块、保护模块和电源模块组成；驱动模块的导通顺序受控于中央处理器模块；位置检测模块包括至少一个霍尔位置传感器，用于检测外部无刷直流电机转子的位置；转速检测模块为光电式旋转编码器，用于给外部无刷直流电机测速；相电流检测模块为霍尔电流传感器，用于将外部无刷直流电机产生的相电流信号转换成电压信号；按键模块用于设定外部无刷直流电机的转速；显示模块用于显示外部无刷直流电机设定的转速以及实际的转速；电源模块为其余各模块供电；保护模块，用于进行过流、过压、欠压保护。

Description

无刷直流电机调速系统
技术领域
本发明涉及调速领域，特别是涉及无刷直流电机调速系统。
背景技术
现有无刷直流电机调速系统已全数字化，软件程序代替硬件结构，这不仅能有效简化硬件电路，而且可以提高控制系统的性能。随着计算机技术和智能控制理论的跨时代飞速发展进步，MCU、DSP、FPGA、CPLD等微型处理器的指令速度与存储空间发生了质的变化，高效的促进了无刷直流电机控制技术的发展。当代智能控制理论的先进思想与方法在无刷直流电机控制系统中的应用逐步得到普及，诸如具有二次型性能指标的最优化控制方法、反馈线性化控制方法、鲁棒性控制方法、卡尔曼滤波器、神经网络控制方法、坐标变换方法、数字PID控制方法和模糊自适应PID控制方法等,多数控制方案和算法最终大都是釆用PWM控制技术实现电机控制。PWM控制在现代交直流电机调速系统中的使用屡见不鲜，已经成为众所周知的无刷直流电机的控制器早期由于受到科学技术发展的制约。
发明内容
本发明提供无刷直流电机调速系统，解决现有无刷直流电机调速系统不适于用于教学实验的问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
无刷直流电机调速系统，主要由中央处理器模块、驱动模块、位置检测模块、转速检测模块、相电流检测模块、按键模块和显示模块组成；
所述驱动模块的导通顺序受控于中央处理器模块；所述位置检测模块包括至少一个霍尔位置传感器，用于检测外部无刷直流电机转子的位置；所述转速检测模块为光电式旋转编码器，用于给外部无刷直流电机测速；所述相电流检测模块为霍尔电流传感器，用于将外部无刷直流电机产生的相电流信号转换成电压信号；所述按键模块用于设定外部无刷直流电机的转速；所述显示模块用于显示外部无刷直流电机设定的转速以及实际的转速。
上述方案中，进一步还包括电源模块，所述电源模块为中央处理器模块、驱动模块、位置检测模块、转速检测模块、相电流检测模块和显示模块供电。
上述方案中，进一步还包括保护模块，用于进行过流、过压、欠压保护。
上述方案中，所述中央处理器模块为DSP。
附图说明
图1为本发明结构原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
图1给出了本发明的结构原理框图。
无刷直流电机调速系统，主要由中央处理器模块、驱动模块、位置检测模块、转速检测模块、相电流检测模块、按键模块、显示模块、保护模块、电源模块组成；驱动模块的导通顺序受控于中央处理器模块；位置检测模块包括至少一个霍尔位置传感器，用于检测外部无刷直流电机转子的位置；转速检测模块为光电式旋转编码器，用于给外部无刷直流电机测速；相电流检测模块为霍尔电流传感器，用于将外部无刷直流电机产生的相电流信号转换成电压信号；按键模块用于设定外部无刷直流电机的转速；显示模块用于显示外部无刷直流电机设定的转速以及实际的转速；保护模块用于进行过流、过压、欠压保护电源模块为中央处理器模块、驱动模块、位置检测模块、转速检测模块、相电流检测模块和显示模块供电。中央处理器模块为DSP，用于进行数据处理和控制。
采用霍尔电流传感器将无刷直流电机中相电流信号转换为电压信号，通过双运算放大器芯片的电压跟随送到DSP芯片上的两路ADC转换通道，最后经过转换得到数字量。通过DSP对相电流进行采样、运算，可以求得给定电流与反馈电流的误差，经过电流调节器运算对PWM波进行占空比调节。
采用光电式旋转编码器对无刷直流电机测速，进入DSP的增量式光电编码器接口单元对速度进行采样、运算，可以求得电机给定速度与电机实际反馈速度的误差，经过速度调节器运算对电流环给定进行调节。
位置检测模块中，无刷直流电机输出的霍尔信号通过低速光耦隔离，同样再经过四通道差分接收芯片送入DSP进行运算处理。霍尔信号与编码器信号均要经过光耦隔离和差分接收芯片驱动，主要作用是减少输入信号对DSP的干扰，提高系统运行的可靠性。
保护模块中的过流保护电路，通过霍尔电流传感器检测强电逆变电路中的母线电流，如果发生过流现象，则控制驱动模块停止工作，并且通过软件来中断程序，锁死PWM波生成。
保护模块中的过压保护电路，用于在电网供电突然升高的时候，母线电压增大，控制驱动模块停止工作，并且通过软件中断程序，锁死PWM波生成。
保护模块中的欠压保护电路，在电网供电电压突然减小时，欠压保护电路检测出欠压状态，当电压低于75V时候，驱动模块停止工作
驱动模块为集成功率器件IGBT，DSP产生的六路PWM波，经过死区单元、输出逻辑、光耦隔离后，控制晶闸管的导通顺序，实现电机换相和转速控制。
按键模块包含数字“0-9”、“正转”、“反转”、“启停”、“设置”、“确认”和“返回”按键，用于设置外部无刷直流电机的转速。
显示模块用于显示在键盘模块设定的无刷直流电机速度以及无刷直流电机的实时速度。

Claims (4)

1.无刷直流电机调速系统，其特征在于：
主要由中央处理器模块、驱动模块、位置检测模块、转速检测模块、相电流检测模块、按键模块和显示模块组成；
所述驱动模块的导通顺序受控于中央处理器模块；
所述位置检测模块包括至少一个霍尔位置传感器，用于检测外部无刷直流电机转子的位置；
所述转速检测模块为光电式旋转编码器，用于给外部无刷直流电机测速；
所述相电流检测模块为霍尔电流传感器，用于将外部无刷直流电机产生的相电流信号转换成电压信号；
所述按键模块用于设定外部无刷直流电机的转速；
所述显示模块用于显示外部无刷直流电机设定的转速以及实际的转速。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速系统，其特征在于：进一步还包括电源模块，所述电源模块为中央处理器模块、驱动模块、位置检测模块、转速检测模块、相电流检测模块和显示模块供电。
3.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速系统，其特征在于：进一步还包括保护模块，用于进行过流、过压、欠压保护。
4.根据权利要求1所述的无刷直流电机调速系统，其特征在于：所述中央处理器模块为DSP。
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