CN108540018A - 一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，包括检测模块、中央控制模块、驱动模块、三相直流无刷电动机、控制输入模块、显示模块和电源管理模块，所述中央控制模块分别连接检测模块、驱动模块、控制输入模块、显示模块和电源管理模块，所述检测模块还连接驱动模块，所述驱动模块还连接三相直流无刷电动机，所述电源管理模块还连接检测模块和驱动模块。本发明提出的电动车电气控制系统，采用效率高、体积小、可靠性高、过载能力强和速度范围宽的三相直流无刷电动机，具有电机位置检测、相电流电压检测、总电流检测和电压检测功能。

Description

一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统

技术领域

本发明属于电气控制领域，尤其涉及一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统。

背景技术

目前电动车中使用的电动机一般有直流电动机、感应电动机、开关磁阻电动机以及永磁无刷电动机等。虽然直流电机不如交流电机那样结构简单、价格便宜、制造方便、容易维护，但是它具有良好的调速特性，速度控制容易，良好的起、制动性能，宽广的调速围，且在宽范围内平滑调速等特点，宜于在广泛的范围内平滑调速。长期以来在要求调速的地方，特别是在冶金、机械制造、轻工等工业对调速性能指标要求较高的场合中得到广泛应用。由于直流调速系统需要较少的控制硬件和简单的电动机控制方法，是直流调速系统仍具有强大生命力的关键所在，所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。驱动电机最早采用的是有刷直流电动机，有刷电动机采用机械换向，对控制系统的技术要求较低，但是相比无刷电动机，有刷电动机存在着明显的劣势:寿命短，噪声大，效率低，返修率较高。在电子技术和电子元器件取得突破性进展之后，交流异步电动机的调速问题得到解决，交流异步电动机作为驱动元件的方案也被电动车辆采用。其中最有发展前途的是无刷直流电动机。因为它的起动力矩大、过载能力强、体积小、高效率、长寿命、低噪声、控制方便的特点正适合电动车辆的运行特性。因此电动车采用直流无刷电动机做为驱动系统是一个必然的大趋势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，具体的，包括检测模块、中央控制模块、驱动模块、三相直流无刷电动机、控制输入模块、显示模块和电源管理模块，所述中央控制模块分别连接检测模块、驱动模块、控制输入模块、显示模块和电源管理模块，所述检测模块还连接驱动模块，所述驱动模块还连接三相直流无刷电动机，所述电源管理模块还连接检测模块和驱动模块。

进一步地，所述检测模块包括电机位置检测单元、相电流电压检测单元、总电流检测单元和电压检测单元，所述电机位置检测单元连接中央控制模块和电源管理模块，所述相电流电压检测单元、总电流检测单元和电压检测单元均连接驱动模块、中央控制模块和电源管理模块。

进一步地，所述电机位置检测单元包括第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第三电容，所述第一霍尔元件、第一电阻第二端和第一电容第一端均与中央控制模块连接，所述第二霍尔元件、第二电阻第二端和第二电容第一端均与中央控制模块连接，所述第三霍尔元件、第三电阻第二端和第三电容第一端均与中央控制模块连接，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻的第一端均与电源管理模块连接，所述第一电容、第二电容和第三电容的第二端均接地。

再进一步地，所述电源管理模块为第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件提供的电压均为5伏特。

更进一步地，所述第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件均设置于三相直流无刷电动机之内。

进一步地，所述相电流电压检测单元包括运算放大器、二极管、第四电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述运算放大器的同相输入端连接第四电阻第二端和二极管正极，所述第四电阻第一端连接电源模块，所述二极管负极连接中央控制模块，所述运算放大器的反相输入端连接第六电阻第二端和第七电阻第一端，所述第七电阻第二端接地，所述运算放大器的正电源端连接电源管理模块，所述运算放大器的负电源端接地，所述运算放大器的输出端连接第五电阻第二端和第六电阻第一端， 所述第五电阻第一端连接驱动模块和第八电容第一端，所述第八电容第二端接地。

再进一步地，所述运算放大器为LM358芯片。

更进一步地，所述电源管理模块为运算放大器提供的电压为12伏特。

进一步地，所述总电流检测单元包括第二运算放大器、第二二极管、第五电容、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，所述第二运算放大器的同相输入端连接第八电阻第二端和第二二极管正极，所述第八电阻第一端连接电源模块，所述第二二极管负极连接第十二电阻第二端，所述第十二电阻第一端接地，所述第二运算放大器的反相输入端连接第十电阻第二端和第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端接地，所述第二运算放大器的正电源端连接电源管理模块，所述第二运算放大器的负电源端接地，所述第二运算放大器的输出端连接第九电阻第二端和第十电阻第一端， 所述第九电阻第一端连接驱动模块和第八电容第一端，所述第八电容第二端接地。

再进一步地，所述第二运算放大器为LM358芯片。

更进一步地，所述电源管理模块为第二运算放大器提供的电压为12伏特。

本发明的有益效果在于：本发明提出的电动车电气控制系统，采用效率高、体积小、可靠性高、过载能力强和速度范围宽的三相直流无刷电动机，具有电机位置检测、相电流电压检测、总电流检测和电压检测功能。

附图说明

图1是一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统的示意框图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明提出一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，如图1所示，包括检测模块、中央控制模块、驱动模块、三相直流无刷电动机、控制输入模块、显示模块和电源管理模块，所述中央控制模块分别连接检测模块、驱动模块、控制输入模块、显示模块和电源管理模块，所述检测模块还连接驱动模块，所述驱动模块还连接三相直流无刷电动机，所述电源管理模块还连接检测模块和驱动模块。所述三相直流无刷电动机具有效率高、体积小、可靠性高、过载能力强和速度范围宽的优点。

进一步地，所述检测模块包括电机位置检测单元、相电流电压检测单元、总电流检测单元和电压检测单元，所述电机位置检测单元连接中央控制模块和电源管理模块，所述相电流电压检测单元、总电流检测单元和电压检测单元均连接驱动模块、中央控制模块和电源管理模块。

进一步地，所述电机位置检测单元包括第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第三电容，所述第一霍尔元件、第一电阻第二端和第一电容第一端均与中央控制模块连接，所述第二霍尔元件、第二电阻第二端和第二电容第一端均与中央控制模块连接，所述第三霍尔元件、第三电阻第二端和第三电容第一端均与中央控制模块连接，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻的第一端均与电源管理模块连接，所述第一电容、第二电容和第三电容的第二端均接地。

再进一步地，所述电源管理模块为第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件提供的电压均为5伏特。

更进一步地，所述第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件均设置于三相直流无刷电动机之内。

优选地，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值均为10千欧姆，所述第一电容、第二电容和第三电容均为100微法。

进一步地，所述相电流电压检测单元包括运算放大器、二极管、第四电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述运算放大器的同相输入端连接第四电阻第二端和二极管正极，所述第四电阻第一端连接电源模块，所述二极管负极连接中央控制模块，所述运算放大器的反相输入端连接第六电阻第二端和第七电阻第一端，所述第七电阻第二端接地，所述运算放大器的正电源端连接电源管理模块，所述运算放大器的负电源端接地，所述运算放大器的输出端连接第五电阻第二端和第六电阻第一端， 所述第五电阻第一端连接驱动模块和第八电容第一端，所述第八电容第二端接地。

再进一步地，所述运算放大器为LM358芯片。

更进一步地，所述电源管理模块为运算放大器提供的电压为12伏特。

优选地，所述第四电阻的阻值为20千欧姆，所述第五电阻的阻值为1千欧姆，所述第六电阻的阻值为20千欧姆，所述第七电阻的阻值为10千欧姆，所述第四电容为200微法。

进一步地，所述总电流检测单元包括第二运算放大器、第二二极管、第五电容、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，所述第二运算放大器的同相输入端连接第八电阻第二端和第二二极管正极，所述第八电阻第一端连接电源模块，所述第二二极管负极连接第十二电阻第二端，所述第十二电阻第一端接地，所述第二运算放大器的反相输入端连接第十电阻第二端和第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端接地，所述第二运算放大器的正电源端连接电源管理模块，所述第二运算放大器的负电源端接地，所述第二运算放大器的输出端连接第九电阻第二端和第十电阻第一端， 所述第九电阻第一端连接驱动模块和第八电容第一端，所述第八电容第二端接地。

再进一步地，所述第二运算放大器为LM358芯片。

更进一步地，所述电源管理模块为第二运算放大器提供的电压为12伏特。

优选地，所述第八电阻的阻值为20千欧姆，所述第九电阻的阻值为1千欧姆，所述第十电阻的阻值为30千欧姆，所述第十一电阻的阻值为10千欧姆，所述第十二电阻的阻值为1千欧姆，所述第五电容为200微法。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，包括检测模块、中央控制模块、驱动模块、三相直流无刷电动机、控制输入模块、显示模块和电源管理模块，所述中央控制模块分别连接检测模块、驱动模块、控制输入模块、显示模块和电源管理模块，所述检测模块还连接驱动模块，所述驱动模块还连接三相直流无刷电动机，所述电源管理模块还连接检测模块和驱动模块；

所述检测模块包括电机位置检测单元、相电流电压检测单元、总电流检测单元和电压检测单元，所述电机位置检测单元连接中央控制模块和电源管理模块，所述相电流电压检测单元、总电流检测单元和电压检测单元均连接驱动模块、中央控制模块和电源管理模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述电机位置检测单元包括第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第三电容，所述第一霍尔元件、第一电阻第二端和第一电容第一端均与中央控制模块连接，所述第二霍尔元件、第二电阻第二端和第二电容第一端均与中央控制模块连接，所述第三霍尔元件、第三电阻第二端和第三电容第一端均与中央控制模块连接，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻的第一端均与电源管理模块连接，所述第一电容、第二电容和第三电容的第二端均接地。

3.根据权利要求2所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述电源管理模块为第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件提供的电压均为5伏特。

4.根据权利要求3所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述第一霍尔元件、第二霍尔元件和第三霍尔元件均设置于三相直流无刷电动机之内。

5.根据权利要求1所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述相电流电压检测单元包括运算放大器、二极管、第四电容、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述运算放大器的同相输入端连接第四电阻第二端和二极管正极，所述第四电阻第一端连接电源模块，所述二极管负极连接中央控制模块，所述运算放大器的反相输入端连接第六电阻第二端和第七电阻第一端，所述第七电阻第二端接地，所述运算放大器的正电源端连接电源管理模块，所述运算放大器的负电源端接地，所述运算放大器的输出端连接第五电阻第二端和第六电阻第一端， 所述第五电阻第一端连接驱动模块和第八电容第一端，所述第八电容第二端接地。

6.根据权利要求5所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述运算放大器为LM358芯片。

7.根据权利要求6所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述电源管理模块为运算放大器提供的电压为12伏特。

8.根据权利要求1所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述总电流检测单元包括第二运算放大器、第二二极管、第五电容、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，所述第二运算放大器的同相输入端连接第八电阻第二端和第二二极管正极，所述第八电阻第一端连接电源模块，所述第二二极管负极连接第十二电阻第二端，所述第十二电阻第一端接地，所述第二运算放大器的反相输入端连接第十电阻第二端和第十一电阻第一端，所述第十一电阻第二端接地，所述第二运算放大器的正电源端连接电源管理模块，所述第二运算放大器的负电源端接地，所述第二运算放大器的输出端连接第九电阻第二端和第十电阻第一端， 所述第九电阻第一端连接驱动模块和第八电容第一端，所述第八电容第二端接地。

9.根据权利要求8所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述第二运算放大器为LM358芯片。

10.根据权利要求9所述的一种基于三相直流无刷电动机的电气控制系统，其特征在于，所述电源管理模块为第二运算放大器提供的电压为12伏特。