CN105071714A - 一种无位置传感器无刷直流电机控制系统 - Google Patents

一种无位置传感器无刷直流电机控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105071714A
CN105071714A CN201510463784.6A CN201510463784A CN105071714A CN 105071714 A CN105071714 A CN 105071714A CN 201510463784 A CN201510463784 A CN 201510463784A CN 105071714 A CN105071714 A CN 105071714A
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
module
brushless
control
brshless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510463784.6A
Other languages
English (en)
Inventor
陈国玉
童学权
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Nanguang Electronic Technology Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Nanguang Electronic Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Nanguang Electronic Technology Co Ltd filed Critical Suzhou Nanguang Electronic Technology Co Ltd
Priority to CN201510463784.6A priority Critical patent/CN105071714A/zh
Publication of CN105071714A publication Critical patent/CN105071714A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明公开了一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,包含无刷直流电机,在所述无刷直流电机上设有电机转速检测模块、A/D转换模块、反电势过检电路、微控制器模块、显示模块、转速调节模块、电流调节模块、PWM调节器;利用AVR系列单片机作为主控芯片,对反电势过零检测算法进行改进,完成在全速范围内对逆变器换相时刻的准确计算;同时还集成了电压、电流双闭环调节器和PWM调制器,实现对控制对象转速的精密调节,不存在死机的问题,满足了电动车对电机控制器稳定运行的要求。

Description

一种无位置传感器无刷直流电机控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电机控制系统,尤其涉及一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,属于电机控制领域。
背景技术
[0002] 随着环境污染和能源危机的双重压力加大,人们对电动车的需求逐步提高。电动车通常包含四大部分:控制系统、电机及其驱动系统、电池和车体。其中,电机及其驱动系统直接决定了电动车的整体特性。相比其他电机,无刷直流电机凭借在能量密度、效率等方面的明显优势,逐渐成为电动车领域的主要选择。而无位置传感器的无刷直流电机,更是避免了位置传感器的安装,简化了结构,节约了成本,提高了电机的可靠性。所以,无位置传感器技术逐渐成为电动车电机驱动领域中的研究热点。
[0003] 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器的电机,又称无换向器电机。早在上世纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机得到了广泛的应用。但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。本世纪中叶诞生了晶体管,因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机,它克服了第一代无刷电机的缺陷。
[0004] 反电动势过零检测法是当前最成熟、应用最广泛的一种转子位置信号检测方法。但其有一些不可避免的缺点,如低速换相不准确、无法自启动等。为了克服这些缺点,本文提出了一种新型的无位置传感器无刷直流电机控制系统。它利用FPGA作为主控芯片,对反电势过零检测算法进行改进,完成在全速范围内对逆变器换相时刻的准确计算;同时还集成了电压、电流双闭环调节器和PWM调制器,实现对控制对象转速的精密调节。总之,系统具有集成度高、调速精度好的特点,不存在程序跑飞和死机的问题,满足了电动车对电机控制器稳定运行的要求。
[0005] 例如申请号为“201320099638.6”的无刷直流电机控制系统,属于电机控制领域,该实用新型为解决单片机附加许多种接口设备的传统无刷直流电机控制系统复杂,难以实现从速度环到电流环的全数字控制问题。本实用新型包括DSP、功率驱动电路、三相逆变器、相电流检测电路和位置传感器,DSP的PffM指令输出端与功率驱动电路的输入端相连,功率驱动电路的输出端与三相逆变器的输入端相连,三相逆变器的输出端与无刷直流电机的控制端相连;相电流检测电路检测无刷直流电机的三相相电流,相电流检测电路的相电流信号输出端与DSP的相电流信号输入端相连;位置传感器检测无刷直流电机的转子位置信号,位置传感器的转子位置信号输出端与DSP的转子位置信号输入端相连。
[0006] 又如申请号为“201420545553.0”的一种无刷直流电机控制系统,应用于电动自行车,包括微控制器电路、驱动电路和面板显示电路;微控制器电路由第一电源供电,驱动电路由第二电源供电;微控制器电路上设有电量检测信号输入端口、助力信号输入端口、转向信号输入端口、刹车信号输入端口、模式转换信号输入端口 ;微控制器电路向驱动电路传递PffM脉宽调制信号、顶端驱动信号和底端驱动信号,驱动电路向微控制器电路反馈速度采集信号和电流采集信号,驱动电路与电机连接;微控制器电路通过I/O接口向面板显示电路传递时钟信号、复位信号和数据信号。该实用新型结构简单,生产成本低,控制精度高,且易推广。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种无位置传感器无刷直流电机控制系统。
[0008] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,包含无刷直流电机,在所述无刷直流电机上设有电机转速检测模块、A/D转换模块、反电势过检电路、微控制器模块、显示模块、转速调节模块、电流调节模块、PWM调节器,所述电机转速检测模块通过A/D转换模块与反电势过检电路连接,所述反电势过检电路、显示模块、转速调节模块、电流调节模块分别连接在微控制器模块的相应端口上,所述电流调节模块和转速调节模块分别与PWM调节器连接;其中,电机转速检测模块,用于实时检测电机转速参数;
A/D转换模块,用于将检测的电机转速参数转换成电信号;
反电势过检电路,用于测出电机转子的位置信号;
微控制器模块,用于根据获取电信号和位置信号,通过转速调节模块、电流调节模块调节PffM调节器从而改变加在无刷直流电机定子上的电压;
显示模块,用于实时显示电机转速检测模块检测的电机转速。
[0009] 作为本发明一种无位置传感器无刷直流电机控制系统的进一步优选方案,所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
[0010] 作为本发明一种无位置传感器无刷直流电机控制系统的进一步优选方案,所述无刷直流电机采用一个额定电压48 V、额定转速3500 r/min的六极对数无刷直流电机。
[0011] 作为本发明一种无位置传感器无刷直流电机控制系统的进一步优选方案,所述显示模块采用IXD显示屏。
[0012] 作为本发明一种无位置传感器无刷直流电机控制系统的进一步优选方案,所述A/D转换模块的芯片型号为TMS320LF240。
[0013] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1、本发明具有集成度高、调速精度好;
2、本发明利用AVR系列单片机作为主控芯片,对反电势过零检测算法进行改进,完成在全速范围内对逆变器换相时刻的准确计算;同时还集成了电压、电流双闭环调节器和PWM调制器,实现对控制对象转速的精密调节,不存在死机的问题,满足了电动车对电机控制器稳定运行的要求。
附图说明
[0014] 图1是本发明的结构原理图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所示,一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,包含无刷直流电机,在所述无届Ij直流电机上设有电机转速检测模块、A/D转换模块、反电势过检电路、微控制器模块、显示模块、转速调节模块、电流调节模块、PWM调节器,所述电机转速检测模块通过A/D转换模块与反电势过检电路连接,所述反电势过检电路、显示模块、转速调节模块、电流调节模块分别连接在微控制器模块的相应端口上,所述电流调节模块和转速调节模块分别与PWM调节器连接;
其中,电机转速检测模块,用于实时检测电机转速参数;
A/D转换模块,用于将检测的电机转速参数转换成电信号;
反电势过检电路,用于测出电机转子的位置信号;
微控制器模块,用于根据获取电信号和位置信号,通过转速调节模块、电流调节模块调节PffM调节器从而改变加在无刷直流电机定子上的电压;
显示模块,用于实时显示电机转速检测模块检测的电机转速。
[0016] 其中,所述微控制器模块采用AVR系列单片机,所述无刷直流电机采用一个额定电压48 V、额定转速3500 r/min的六极对数无刷直流电机,所述显示模块采用IXD显示屏,所述A/D转换模块的芯片型号为TMS320LF240。
[0017] 本发明具有集成度高、调速精度好;利用AVR系列单片机作为主控芯片,对反电势过零检测算法进行改进,完成在全速范围内对逆变器换相时刻的准确计算;同时还集成了电压、电流双闭环调节器和PWM调制器,实现对控制对象转速的精密调节,不存在死机的问题,满足了电动车对电机控制器稳定运行的要求。
[0018] 反电势过零检测电路能够借助反电势计算模型,估测出转子位置信号,从而控制逆变器换相,使得供电频率与转子转速同步。转速调节器和电流调节器组成了转速、电流双环控制器,调整逆变器输出电压的占空比,从而改变加在无刷直流电机定子上的电压,使得电机以最优的轨迹无静差地跟随转速给定。
[0019] AVR单片机具有预取指令功能,即在执行一条指令时,预先把下一条指令取进来,使得指令可以在一个时钟周期内执行;多累加器型,数据处理速度快;AVR单片机具有32个通用工作寄存器,相当于有32条立交桥,可以快速通行;中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址,可快速响应中断;AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况,WDT关闭时为ΙΟΟηΑ,更适用于电池供电的应用设备;有的器件最低1.8 V即可工作;AVR单片机保密性能好。
[0020] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,包含无刷直流电机,其特征在于:在所述无刷直流电机上设有电机转速检测模块、A/D转换模块、反电势过检电路、微控制器模块、显示模块、转速调节模块、电流调节模块、PWM调节器,所述电机转速检测模块通过A/D转换模块与反电势过检电路连接,所述反电势过检电路、显示模块、转速调节模块、电流调节模块分别连接在微控制器模块的相应端口上,所述电流调节模块和转速调节模块分别与PWM调节器连接; 其中,电机转速检测模块,用于实时检测电机转速参数; A/D转换模块,用于将检测的电机转速参数转换成电信号; 反电势过检电路,用于测出电机转子的位置信号; 微控制器模块,用于根据获取电信号和位置信号,通过转速调节模块、电流调节模块调节PffM调节器从而改变加在无刷直流电机定子上的电压; 显示模块,用于实时显示电机转速检测模块检测的电机转速。
2.根据权利要求1所述的一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,其特征在于:所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
3.根据权利要求1所述的一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,其特征在于:所述无刷直流电机采用一个额定电压48 V、额定转速3500 r/min的六极对数无刷直流电机。
4.根据权利要求1所述的一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,其特征在于:所述显示模块采用IXD显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种无位置传感器无刷直流电机控制系统,其特征在于:所述A/D转换模块的芯片型号为TMS320LF240。
CN201510463784.6A 2015-07-31 2015-07-31 一种无位置传感器无刷直流电机控制系统 Pending CN105071714A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510463784.6A CN105071714A (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种无位置传感器无刷直流电机控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510463784.6A CN105071714A (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种无位置传感器无刷直流电机控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105071714A true CN105071714A (zh) 2015-11-18

Family

ID=54501019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510463784.6A Pending CN105071714A (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种无位置传感器无刷直流电机控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105071714A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026797A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 重庆编福科技有限公司 在无刷直流电机驱动的执行器上精确定位和解算位移的方法
CN110380589A (zh) * 2019-08-12 2019-10-25 湖南理工学院 一种无转子位置信息无刷直流电机技术和设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355334A (zh) * 2007-07-27 2009-01-28 比亚迪股份有限公司 一种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法
CN201256377Y (zh) * 2008-06-26 2009-06-10 上海日立电器有限公司 一种直流变频冰箱驱动模块
CN103795305A (zh) * 2012-11-05 2014-05-14 中韩科技有限公司 车载冰箱无刷直流电机的控制结构
CN203691303U (zh) * 2014-01-22 2014-07-02 哈尔滨理工大学 吸尘器用无位置传感器无刷直流电机控制器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355334A (zh) * 2007-07-27 2009-01-28 比亚迪股份有限公司 一种无位置传感器的无刷直流电机的相位修正控制方法
CN201256377Y (zh) * 2008-06-26 2009-06-10 上海日立电器有限公司 一种直流变频冰箱驱动模块
CN103795305A (zh) * 2012-11-05 2014-05-14 中韩科技有限公司 车载冰箱无刷直流电机的控制结构
CN203691303U (zh) * 2014-01-22 2014-07-02 哈尔滨理工大学 吸尘器用无位置传感器无刷直流电机控制器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐俊等: "基于FPGA的无位置无刷直流电机控制系统设计", 《自动化技术与应用》 *
李宪全等: "面向电动车的新型无位置传感器无刷直流电机控制系统设计", 《电子技术应用》 *
欧卫斌: "基于Cortex-M3内核MCU的BLDCM控制器研究", 《现代电子技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026797A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 重庆编福科技有限公司 在无刷直流电机驱动的执行器上精确定位和解算位移的方法
CN110380589A (zh) * 2019-08-12 2019-10-25 湖南理工学院 一种无转子位置信息无刷直流电机技术和设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Joice et al. Digital control strategy for four quadrant operation of three phase BLDC motor with load variations
CN101401296B (zh) 一种混合式电动机的控制装置及其控制方法
CN101789738B (zh) 双凸极永磁电机控制装置及控制方法
CN203086393U (zh) 一种双无刷直流电机的并联驱动电路
CN203119825U (zh) 一种声控直流无刷电机驱动器
CN101272114B (zh) 直流电动机变频控制装置
CN104718695B (zh) 电力转换装置及其控制方法
CN103856132A (zh) 一种交流伺服永磁同步电机控制系统
CN102474209A (zh) 电动机驱动装置的功率消耗计算方法和利用功率消耗计算方法的电动机驱动装置的控制方法
CN102064753A (zh) 交流永磁同步电机控制器
CN103229414A (zh) 电动机驱动系统及其控制方法
CN203340006U (zh) 一种高速大功率无刷直流电机
CN105071714A (zh) 一种无位置传感器无刷直流电机控制系统
CN203135771U (zh) 一种三三导通无刷直流电机控制系统
CN102088266A (zh) 一种基于fpga数字化控制的无刷电机无级变速控制器
CN107425782A (zh) 开关磁阻电机实现直接瞬时转矩控制的方法
CN104362909A (zh) 一种无刷直流电机控制器
CN203457094U (zh) 一种交流伺服永磁同步电机控制系统
CN102684578A (zh) 一种电机转矩直接控制系统
Hasen et al. Design implementation and testing of a three phase BLDC motor controller
CN105119537A (zh) 一种反电势过零检测电机控制系统
CN107294432A (zh) 一种电机的控制方法和控制系统
CN105024596A (zh) 一种反电势过零检测电机稳压控制系统
CN102832873A (zh) 一种永磁同步电机驱动方法及驱动电路
CN110649844A (zh) 一种基于αβ电流控制器的无刷直流电机矢量控制系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151118