CN118130946A - 一种无刷直流电机驱动器验证试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种无刷直流电机驱动器验证试验系统及方法，通过包括电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块、上位机控制模块的无刷直流电机驱动器验证试验系统，自动调整测试项目并自动获取测试数据，能够实现人机交互功能、试验参数设置、数据存储、数据自动处理以及用户管理功能，通过与信号采集、驱动信号控制、器件供电过程中采用全隔离控制设计的方式，电路设计上将功率电源及信号电源完全隔离，有效避免了功率干扰对控制信号的影响，具备电机输出负载电流可调，能够解决不同系列无刷直流电机驱动器不同电机负载使用工况的特点。

Description

一种无刷直流电机驱动器验证试验系统及方法

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机驱动器验证试验系统及方法，属于直流电机驱动设计验证领域。

背景技术

无刷直流电机采取脉冲宽度调制波形控制且频率信号可调并具有运行效率高、调速性能好、结构简单、运行可靠、维护方便等显著优点，无刷电机与其配套使用的驱动器，具有功率端输入电压高、输出端负载电流大等特性，在航空航天、通信设备以及民用家电领域都有广泛的应用。

该型器件采用星型联接全桥驱动电路，内部集成6个MOSFET，输出信号可直接与电机相连，在器件使用过程中每次只有两个开关管同时导通，每隔60度改变一次导通状态，每改变一次状态打开一个开关管，每个开关管导通120度。通过在输入端输入6路开关控制信号，分别控制器件内部6个MOSFET的导通与关断，让电动机的不同相导通电流，实现电机的转动。因此该器件在配套电机使用时，无刷电机驱动器在不同占空比输入信号条件下，电机不同速度的控制以及电机在不同负载下的测试都为验证过程中关注的重点。然而，目前国内外基于无刷直流电机驱动器输入功率端输入电压高以及输出端负载电流大且可调等特点，还没有建立针对该类器件的验证测试系统，对其与电机的匹配性测试验证更为缺乏。因此，搭建一种无刷直流电机驱动器验证测试系统装置，满足不同电机负载电流以及不同控制信号可调的测试试验要求势在必行。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，缺少与电机相关的匹配性测试验证方法，提出了一种无刷直流电机驱动器验证试验系统及方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，包括电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块、上位机控制模块，其中：

电源系统及滤波模块，接收外部直流电压经转换处理后为驱动模块验证板模块、电机驱动模块进行供电；

电机驱动模块，接收上位机控制模块发送的驱动指令，根据待验证电机驱动器的输出信号，对待验证电机驱动器进行驱动控制，并通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；采集待验证电机驱动器实时生成的输出信号并返送至上位机控制模块；

驱动模块验证板模块，为待验证电机驱动器进行外围电路配置；

测功机模拟功率负载模块，设置有无刷直流电机，由待验证电机驱动器驱动实现负载转动；

上位机控制模块，采集待验证电机驱动器的输出信号，根据输出信号中的数据生成对电机驱动模块的控制指令，与输出信号共同发送至待验证电机驱动器；与测功机模拟功率负载模块通过以太网口进行数据交互并对测试结果进行实时监测；接收电机驱动模块返送的待验证电机驱动器实时生成的输出信号以调整下一时刻的驱动指令。

所述电源系统及滤波模块包括控制单元电源、驱动器逻辑电源、驱动功率电源、通讯接口电源，其中：

驱动功率电源模块接收外部直流电压进行滤波处理后，生成输出电压为待验证电机驱动器进行供电；驱动器逻辑电源接收输出电压进行转换后对向控制单元电源、通讯接口电源转发，分别为电机驱动模块、驱动模块验证板模块进行供电；驱动器逻辑电源接收输出电压同时为待验证电机驱动器所在无刷直流电机供电。

所述电机驱动模块接收驱动指令及上位机控制模块采集转发的输出信号，根据输出信号中的待测电机驱动器电压信号、电流信号、温度信号及无刷直流电机的霍尔信号，隔离采集后生成数字信号，电机驱动模块根据数字信号对待验证电机驱动器进行控制，通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；

电机驱动模块采集待验证电机驱动器输出的数字信号并转发至上位机控制模块以调整下一时刻的驱动指令及输出信号。

所述驱动模块验证板模块采用验证试验测试板，设计通用控制板信号插座接口，通过待验证电机驱动器的对应驱动器板卡，实现预设类型待验证电机驱动器的外围电路配置，并为待验证电机驱动器进行信号隔离。

所述测功机模拟功率负载模块包括无刷直流电机、测功机；

无刷直流电机，由待验证电机驱动器驱动实现负载转动测试；

测功机，用于改变输入无刷直流电机的电流信号以实现不同工况下的负载转动；测功机采集转矩信号、转速信号并转换为电信号，通过通讯接口发送至至外部以实时显示无刷直流电机的转速以及转矩。

所述上位机控制模块于验证试验开始前，根据预设参数分别对电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块进行参数配置，并确定待验证电机驱动器的测试类型，包括电源电压、输出电流以及电机转速测试；上位机控制模块根据用户确定的测试类型，生成驱动指令，发送至电机驱动模块，并接收电机驱动模块返送的待验证电机驱动器实时生成的输出信号，通过测功机模拟功率负载模块实时显示的无刷直流电机的转速以及转矩信息，进行分析储存后，调整驱动指令并对待验证电机驱动器进行闭环控制。

所述控制单元电源包括输入端口、输出滤波端口、输出端电阻、电压转换器、LDO，输入端口包括电容C1、C2、C6、C7，电容C1、C2并列设计作为电压转换器输入端口，电容C6、C7并列设计作为LDO输入端口；输出滤波端口包括电容C3、C4、C5、C7、C8，电容C3、C4、C5并列设计作为电压转换器输出滤波端口，电容C7、C8并列设计作为LDO输出滤波端口；输出端电阻包括电阻R1、R2、R4，电阻R1、R2对电压转换器输出电压分压处理，电阻R4对LDO输出电压分压处理。

所述驱动器逻辑电源包括电源输入端、DC-DC转换器，电源输入端与驱动功率电源输出端相连，驱动功率电源输出端的电压通过DC-DC转换器实现对驱动器逻辑端电源不同供电电压的使用需求。

所述驱动功率电源包括电源输入端、输入端滤波电路、输出端滤波电路，电源输入端包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，二极管D1及D4、二极管D2及D5、二极管D3及D6并联设计，二极管D5输出端连接输入端滤波电路输入端；输入端滤波电路包括电容C9、C10并联设计；输出端滤波电路包括电容C11、C12；电源输入端接收外部直流电压后进行滤波处理并由输出端滤波电路输出端向电机驱动器输出供电。

所述通讯接口电源包括DC-DC转换器、输出端滤波端口，DC-DC转换器接收输入电压后进行电压隔离转换，并通过由电容C13、C14并联设计的输出端滤波端口进行电压滤波后为其他模块供电。

所述电机驱动模块包括PWM控制模块、隔离器一、隔离器二，PWM控制模块、隔离器一、隔离器二设置于电机驱动板卡上，PWM控制模块根据接收的上位机控制模块发送的驱动指令、待验证电机驱动器的输出信号生成控制信号；隔离器一、隔离器二对控制信号进行隔离处理并发送至待验证电机驱动器；隔离器一、隔离器二通过DC-DC转换器输出的电压信号供电。

一种根据无刷直流电机驱动器验证试验系统实现的无刷直流电机驱动器验证试验方法，包括：

通过上位机控制模块进行无刷直流电机驱动器验证试验系统的初始化；

根据预设参数分别对电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块进行参数配置，确定待验证电机驱动器的测试类型，包括电源电压、输出电流以及电机转速测试；

选定待验证电机驱动器类型，选取对应驱动器板卡，插入驱动模块验证板模块；

通过上位机控制模块根据预设参数确定测试项目并生成测试指令，采集待验证电机驱动器的实时输出信号，共同发送至电机驱动模块；

通过电机驱动模块接收上位机控制模块发送的驱动指令，根据待验证电机驱动器的输出信号，对待验证电机驱动器进行驱动控制，并通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；

利用测功机模拟功率负载模块中的测功机实时显示不同工况下的无刷直流电机负载转动，并通过通讯接口及外部显示器件实时显示无刷直流电机的转速以及转矩；

根据实时显示的数据进行解析，利用电机驱动模块采集待验证电机驱动器实时生成的输出信号并返送至上位机控制模块，由上位机控制模块调整下一时刻的驱动指令，对待验证电机驱动器进行闭环控制调整，直至满足测试需求为止。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明提供的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统及方法，通过包括电源系统及滤波模块、电机驱动模块控制板模块、驱动模块测试板模块、测功机模拟模块组成的试验系统装置，通过试验系统控制板信号采集、驱动信号控制、器件供电方式等方面采用全隔离控制方式，电路设计上将功率电源及信号电源完全隔离，有效解决了功率干扰对控制信号的影响，该系统可自动调整测试项目并自动获取测试数据，并将测试数据自动保存到数据库，具备电机输出负载电流以及不同控制信号占空比可调的特点；

(2)本发明针对无刷直流电机驱动器输出负载电流大且输出范围宽等特点，选取相应的三相无刷电机及电机测控机及控制器解决不同系列无刷直流电机驱动器不同电机负载使用要求，同时通过验证试验系统控制板霍尔信号采集、数字及模拟信号采集控制、器件供电方式等方面采用全隔离控制方式，电路设计上将功率电源及信号电源完全隔离，有效避免了功率干扰对控制信号的影响，保证控制系统的稳定性；

(3)本发明可实现系列器件的验证测试，采用在测试的同时实现了测试波形的自动捕捉与存储，相比于常规手动示波器的波形抓取，效率更高，准确性更好。

附图说明

图1为发明提供的无刷直流电机驱动器验证试验系统示意图；

图2为发明提供的电源系统及滤波模块电路图；

图3为发明提供的数字信号隔离控制采集电路图；

图4为发明提供的模拟信号采集电路图；

图5为发明提供的接口信号电路图；

图6为发明提供的三相无刷电机及测控机和控制器的原理框图；

图7为发明提供的系统软件总体流程框图；

具体实施方式

一种无刷直流电机驱动器验证试验系统及方法，通过包括电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块、上位机控制模块的无刷直流电机驱动器验证试验系统，自动调整测试项目并自动获取测试数据，能够实现人机交互功能、试验参数设置、数据存储、数据自动处理以及用户管理功能，通过与信号采集、驱动信号控制、器件供电过程中采用全隔离控制设计的方式，电路设计上将功率电源及信号电源完全隔离，有效避免了功率干扰对控制信号的影响，具备电机输出负载电流可调，能够解决不同系列无刷直流电机驱动器不同电机负载使用工况的特点。

无刷直流电机驱动器验证试验系统中：

电源系统及滤波模块，接收外部直流电压经转换处理后为驱动模块验证板模块、电机驱动模块进行供电；

电机驱动模块，接收上位机控制模块发送的驱动指令，根据待验证电机驱动器的输出信号，对待验证电机驱动器进行驱动控制，并通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；采集待验证电机驱动器实时生成的输出信号并返送至上位机控制模块；

驱动模块验证板模块，为待验证电机驱动器进行外围电路配置；

测功机模拟功率负载模块，设置有无刷直流电机，由待验证电机驱动器驱动实现负载转动；

上位机控制模块，采集待验证电机驱动器的输出信号，根据输出信号中的数据生成对电机驱动模块的控制指令，与输出信号共同发送至待验证电机驱动器；与测功机模拟功率负载模块通过以太网口进行数据交互并对测试结果进行实时监测；接收电机驱动模块返送的待验证电机驱动器实时生成的输出信号以调整下一时刻的驱动指令。

电源系统及滤波模块包括控制单元电源、驱动器逻辑电源、驱动功率电源、通讯接口电源，其中：

驱动功率电源模块接收外部直流电压进行滤波处理后，生成输出电压为待验证电机驱动器进行供电；驱动器逻辑电源接收输出电压进行转换后对向控制单元电源、通讯接口电源转发，分别为电机驱动模块、驱动模块验证板模块进行供电；驱动器逻辑电源接收输出电压同时为待验证电机驱动器所在无刷直流电机供电。

电机驱动模块接收驱动指令及上位机控制模块采集转发的输出信号，根据输出信号中的待测电机驱动器电压信号、电流信号、温度信号及无刷直流电机的霍尔信号，隔离采集后生成数字信号，电机驱动模块根据数字信号对待验证电机驱动器进行控制，通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；

电机驱动模块采集待验证电机驱动器输出的数字信号并转发至上位机控制模块以调整下一时刻的驱动指令及输出信号。

驱动模块验证板模块采用验证试验测试板，设计通用控制板信号插座接口，通过待验证电机驱动器的对应驱动器板卡，实现预设类型待验证电机驱动器的外围电路配置，并为待验证电机驱动器进行信号隔离。

测功机模拟功率负载模块包括无刷直流电机、测功机；

无刷直流电机，由待验证电机驱动器驱动实现负载转动测试；

测功机，用于改变输入无刷直流电机的电流信号以实现不同工况下的负载转动；测功机采集转矩信号、转速信号并转换为电信号，通过通讯接口发送至至外部以实时显示无刷直流电机的转速以及转矩。

上位机控制模块于验证试验开始前，根据预设参数分别对电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块进行参数配置，并确定待验证电机驱动器的测试类型，包括电源电压、输出电流以及电机转速测试；上位机控制模块根据用户确定的测试类型，生成驱动指令，发送至电机驱动模块，并接收电机驱动模块返送的待验证电机驱动器实时生成的输出信号，通过测功机模拟功率负载模块实时显示的无刷直流电机的转速以及转矩信息，进行分析储存后，调整驱动指令并对待验证电机驱动器进行闭环控制。

控制单元电源包括输入端口、输出滤波端口、输出端电阻、电压转换器、LDO，输入端口包括电容C1、C2、C6、C7，电容C1、C2并列设计作为电压转换器输入端口，电容C6、C7并列设计作为LDO输入端口；输出滤波端口包括电容C3、C4、C5、C7、C8，电容C3、C4、C5并列设计作为电压转换器输出滤波端口，电容C7、C8并列设计作为LDO输出滤波端口；输出端电阻包括电阻R1、R2、R4，电阻R1、R2对电压转换器输出电压分压处理，电阻R4对LDO输出电压分压处理。

驱动器逻辑电源主要包括电源输入端、DC-DC转换器，电源输入端与驱动功率电源输出端相连，驱动功率电源输出端的100V电压通过DC-DC转换器实现对驱动器逻辑端电源不同供电电压的使用需求。

驱动功率电源包括电源输入端、输入端滤波电路、输出端滤波电路，电源输入端包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，二极管D1及D4、二极管D2及D5、二极管D3及D6并联设计，二极管D5输出端连接输入端滤波电路输入端；输入端滤波电路包括电容C9、C10并联设计；输出端滤波电路包括电容C11、C12；电源输入端接收外部直流电压后进行滤波处理并由输出端滤波电路输出端向电机驱动器输出供电。

通讯接口电源包括DC-DC转换器、输出端滤波端口，DC-DC转换器接收输入电压后进行电压隔离转换，并通过由电容C13、C14并联设计的输出端滤波端口进行电压滤波后为其他模块供电。

电机驱动模块包括PWM控制模块、隔离器一、隔离器二，PWM控制模块、隔离器一、隔离器二设置于电机驱动板卡上，PWM控制模块根据接收的上位机控制模块发送的驱动指令、待验证电机驱动器的输出信号生成控制信号；隔离器一、隔离器二对控制信号进行隔离处理并发送至待验证电机驱动器；隔离器一、隔离器二通过DC-DC转换器输出的电压信号供电。

刷直流电机驱动器验证试验方法，具体流程为：

通过上位机控制模块进行无刷直流电机驱动器验证试验系统的初始化；

根据预设参数分别对电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块进行参数配置，确定待验证电机驱动器的测试类型，包括电源电压、输出电流以及电机转速测试；

选定待验证电机驱动器类型，选取对应驱动器板卡，插入驱动模块验证板模块；

通过上位机控制模块根据预设参数确定测试项目并生成测试指令，采集待验证电机驱动器的实时输出信号，共同发送至电机驱动模块；

通过电机驱动模块接收上位机控制模块发送的驱动指令，根据待验证电机驱动器的输出信号，对待验证电机驱动器进行驱动控制，并通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；

利用测功机模拟功率负载模块中的测功机实时显示不同工况下的无刷直流电机负载转动，并通过通讯接口及外部显示器件实时显示无刷直流电机的转速以及转矩；

根据实时显示的数据进行解析，利用电机驱动模块采集待验证电机驱动器实时生成的输出信号并返送至上位机控制模块，由上位机控制模块调整下一时刻的驱动指令，对待验证电机驱动器进行闭环控制调整，直至满足测试需求为止。

下面结合说明书附图及优选实施例进行进一步说明：

在当前实施例中，测试系统结构图如图1所示。系统主要包括电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块以及上位机控制系统等组成；

1、电源系统及滤波模块：电源系统模块设计方面分为4个单元设计，分别是控制单元电源、驱动器逻辑电源、驱动功率电源、通讯接口电源。100V的直流电压通过驱动功率电源模块的二极管组成的防反接电路以及滤波电路为电机驱动器功率端供电，输出电压分别经驱动器逻辑电源模块、控制单元电源模块的电压转换实现对MCU控制器和靠近MCU侧隔离模块供电，经驱动器逻辑电源模块、通讯接口电源供电模块实现对接口器件的供电。其中，控制单元电源采用电压转换器件模块以及LDO，通过输入端(C1、C2、C6、C7)、输出端电容滤波(C3、C4、C5、C7、C8)以及输出端电阻(R1、R2、R4)分压调整，分别将12V、±15V电压转化为5V，给MCU控制器和靠近MCU侧隔离模块供电；无刷直流电机驱动器逻辑电源用于给器件内部逻辑单元、MOSFET驱动电源以及内部隔离模块等三部分供电；驱动功率电源为无刷电机驱动器功率部分电源供电，在电源输入端通过6组(D1、D2、D3、D4、D5、D6)二极管设计防反接电路，通过并联两组大小电容，设计电源输入端滤波电路，大电容选用C9、C10电解电容；同时靠近电源引脚处，并联有2个C11、C12电解电容，有效保证器件电源的稳定；通讯接口电源则是由于系统连接PC机时较易引入市电干扰因此系统电源设计采取外部隔离方式，利用隔离的DC-DC转换器为通讯接口供电，并通过输出端C13、C14电容滤波，实现输入电压5V从输入端到输出端的电源全隔离控制，从而降低电源波动对试验平台系统的影响。电路设计如图2所示。

2、电机驱动模块控制检测板模块：控制部分用于实现PWM调速控制及三相桥的6步控制，在PWM等数字信号传送设计中，电机驱动板卡的6路PWM波形直接通过PWM模块产生。此外，为防止驱动单元的干扰对控制器的影响，分别对PWM等数字信号传送以及模拟信号采集采取全隔离设计，并对隔离后的霍尔信号进行采集设计。由PWM模块产生的信号通过ADI公司的磁隔离器1直接驱动无刷直流电机驱动器的相应接口。器件部分的使能和一些控制信号也通过隔离器进行传送。无刷直流电机驱动器的一些输出的数字信号通过磁隔离器2传回MCU进行统一处理。磁隔离器1和磁隔离器2为双侧供电方式，隔离测的电源通过DC-DC隔离模块产生。在通过LDO进行降压供给磁隔离器。此隔离器的高共模瞬变抗扰度：>25kV/μs。可有效阻止功率驱动部分干扰到控制部分。可以保证系统的可靠性。其数字信号隔离控制采集部分电路框图如图3所示。

在模拟信号采集设计中，主要包括电压以及电流的采集。其中逻辑电压以及电流的采集选用TI公司的隔离运算放大器实现，此隔离运算放大器的输入信号为差分形式，输入端范围为±250mV，输出信号也为差分形式，内部采用电容隔离，隔离电压可达800V，有效避免模拟输入端对控制输出端的反馈干扰，同时确保采集精度。经采集隔离的差分电压输入信号以及电流输入信号经AD转换送至MCU进行处理运算。其中隔离运算放大器以及AD转换器供电电压，均采用隔离的DC-DC转换器，为各自器件的电压输入端供电，保证其共模电压不会影响采集。其模拟信号采集电路框图如图4所示。

3、驱动模块验证板模块：针对该系列器件验证试验测试板，采用通用控制板信号接口方式设计，在接口设计方面板卡预留了每种驱动器的信号接口，由于某些信号可以公用。所以在板卡设计上留出了一个DB25的插座接口，覆盖该系列器件控制信号输入(AH、BH、CH、AL、BL、CL)、使能信号输入、基准电压信号输入、隔离逻辑电压输入、隔离5V电压输入、隔离中断信号输入、隔离电机电压+输入、隔离电机电压-输入、隔离地、输入电压、接地端、调整端电压、调整端电压以及输出端口B、C、D口。所有驱动器板卡和控制板卡接口信号全部一致，所以在验证时，只需将相应的驱动器板卡通过线缆连接至控制板卡即可。这样就可以只改变控制板卡的程序就可以达到验证每种驱动器芯片的目的。此信号接口全部为隔离后的信号，所以可以有效防止干扰导致的控制板损坏，保证控制系统的稳定性。其接口信号电路图如图5所示。

4、测功机模拟功率负载模块：针对无刷直流电机驱动器输出负载电流大且输出范围宽等特点，选择180BLF直流无刷电机，该电机最大直流电压62A，可覆盖该系类器件负载电机最大直流电压50A的使用要求。在电机测功机选择设计方面，设计一种磁粉式测功机，通过改变激磁电流来改变负载力矩，从而实现不同工况下的负载特性使用要求。由于被验证测试器件负载电流大，在电机测控机设计时采用了水冷制冷的方式，解决因发热产生高温而使磁粉烧结而不能长时间运行的缺点。其测功机模拟功率负载所构成的三相无刷电机及测控机和控制器的原理框图如图6所示。被测无刷直流电机驱动器驱动三相无刷电机转动，当测功机中的制动器施加磁电流后，其内外定子通过转子对被试电机施加制动转矩，并由测功机内部转矩传感器、转速传感器分别把转矩信号和转速信号转变成电信号，通过计算机通讯接口信号传输及换算，实时显示三相无刷电机的转速以及转矩大小。

5、上位机控制系统：上位机系统首先进行不同参数的配置，实现器件电源电压、输出电流以及电机转速等功能测试，测试开始后，软件会根据测试项目自动生成测试指令，并通过串口指令发送至下位机，下位机接收指令并执行完相应操作后将数据返还，上位机软件接收到返回的数据通过示波器等测试设备的太网口集连，实现对测试数据的分析、显示、存储，同时将测试信息写入数据库。整个软件总体流程如图7所示。

电源系统机滤波模块主要通过电容滤波板对驱动模块验证板中的驱动器件逻辑电源、驱动器件功率电源供电；同时，电源系统也为驱动模块控制检测板进行供电。

电机驱动模块主要实现被验证器件的控制功能。电机驱动模块实现对电机驱动器的驱动控制，通过控制驱动模块验证板中的无刷直流电机驱动器从而实现电机的转动；同时电机驱动模块通过接收上位机的指令并结合电机霍尔信号、无刷直流电机驱动器工作电压和电流信号、电机电压、温度和电流信号的采集结果实现对三相无刷电机的闭环控制，通过闭环控制实现被验证无刷直流电机驱动器的整体功能验证。

驱动模块验证板模块，实现被验证驱动器的外围工作电路配置功能，通过电源系统以及电容滤波板滤波为被验证器件逻辑电源以及功率电源部分供电，并经由电机驱动模块实现不同的工作状态切换，实现对后端测功机模拟模块进行控制。

测功机模拟功率负载模块由三相无刷电机和测功机组成，当无刷直流电机驱动器控制电机转动后，电机测功机模块通过控制测功机的负载实现电机的带载测试。此时，可以验证无刷直流电机驱动器在不同电机负载下的工作状态，以扩大电机驱动器的验证范围。

上位机控制系统主要完成对电机驱动模块中6路开关控制信号的生成，通过隔离485总线传输实现对电机驱动模块以及测功机模拟模块的实时控制，同时通过以太网口对测试试验设备的集连，实现对测试结果的实时监测。

上述验证系统，可实现系列器件的验证测试，采用在测试的同时实现了测试波形的自动捕捉与存储，相比于常规手动示波器的波形抓取，效率更高，准确性更好。同时针对无刷直流电机驱动器输出负载电流大且输出范围宽等特点，选取相应的三相无刷电机及电机测控机及控制器解决不同系列无刷直流电机驱动器不同电机负载使用要求。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (12)

1.一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

包括电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块、上位机控制模块，其中：

电源系统及滤波模块，接收外部直流电压经转换处理后为驱动模块验证板模块、电机驱动模块进行供电；

电机驱动模块，接收上位机控制模块发送的驱动指令，根据待验证电机驱动器的输出信号，对待验证电机驱动器进行驱动控制，并通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；采集待验证电机驱动器实时生成的输出信号并返送至上位机控制模块；

驱动模块验证板模块，为待验证电机驱动器进行外围电路配置；

测功机模拟功率负载模块，设置有无刷直流电机，由待验证电机驱动器驱动实现负载转动；

上位机控制模块，采集待验证电机驱动器的输出信号，根据输出信号中的数据生成对电机驱动模块的控制指令，与输出信号共同发送至待验证电机驱动器；与测功机模拟功率负载模块通过以太网口进行数据交互并对测试结果进行实时监测；接收电机驱动模块返送的待验证电机驱动器实时生成的输出信号以调整下一时刻的驱动指令。

2.根据权利要求1所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述电源系统及滤波模块包括控制单元电源、驱动器逻辑电源、驱动功率电源、通讯接口电源，其中：

驱动功率电源模块接收外部直流电压进行滤波处理后，生成输出电压为待验证电机驱动器进行供电；驱动器逻辑电源接收输出电压进行转换后对向控制单元电源、通讯接口电源转发，分别为电机驱动模块、驱动模块验证板模块进行供电；驱动器逻辑电源接收输出电压同时为待验证电机驱动器所在无刷直流电机供电。

3.根据权利要求2所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述电机驱动模块接收驱动指令及上位机控制模块采集转发的输出信号，根据输出信号中的待测电机驱动器电压信号、电流信号、温度信号及无刷直流电机的霍尔信号，隔离采集后生成数字信号，电机驱动模块根据数字信号对待验证电机驱动器进行控制，通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；

电机驱动模块采集待验证电机驱动器输出的数字信号并转发至上位机控制模块以调整下一时刻的驱动指令及输出信号。

4.根据权利要求3所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述驱动模块验证板模块采用验证试验测试板，设计通用控制板信号插座接口，通过待验证电机驱动器的对应驱动器板卡，实现预设类型待验证电机驱动器的外围电路配置，并为待验证电机驱动器进行信号隔离。

5.根据权利要求4所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述测功机模拟功率负载模块包括无刷直流电机、测功机；

无刷直流电机，由待验证电机驱动器驱动实现负载转动测试；

测功机，用于改变输入无刷直流电机的电流信号以实现不同工况下的负载转动；测功机采集转矩信号、转速信号并转换为电信号，通过通讯接口发送至至外部以实时显示无刷直流电机的转速以及转矩。

6.根据权利要求5所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述上位机控制模块于验证试验开始前，根据预设参数分别对电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块进行参数配置，并确定待验证电机驱动器的测试类型，包括电源电压、输出电流以及电机转速测试；上位机控制模块根据用户确定的测试类型，生成驱动指令，发送至电机驱动模块，并接收电机驱动模块返送的待验证电机驱动器实时生成的输出信号，通过测功机模拟功率负载模块实时显示的无刷直流电机的转速以及转矩信息，进行分析储存后，调整驱动指令并对待验证电机驱动器进行闭环控制。

7.根据权利要求2所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述控制单元电源包括输入端口、输出滤波端口、输出端电阻、电压转换器、LDO，输入端口包括电容C1、C2、C6、C7，电容C1、C2并列设计作为电压转换器输入端口，电容C6、C7并列设计作为LDO输入端口；输出滤波端口包括电容C3、C4、C5、C7、C8，电容C3、C4、C5并列设计作为电压转换器输出滤波端口，电容C7、C8并列设计作为LDO输出滤波端口；输出端电阻包括电阻R1、R2、R4，电阻R1、R2对电压转换器输出电压分压处理，电阻R4对LDO输出电压分压处理。

8.根据权利要求7所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述驱动器逻辑电源包括电源输入端、DC-DC转换器，电源输入端与驱动功率电源输出端相连，驱动功率电源输出端的电压通过DC-DC转换器实现对驱动器逻辑端电源不同供电电压的使用需求。

9.根据权利要求8所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述驱动功率电源包括电源输入端、输入端滤波电路、输出端滤波电路，电源输入端包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6，二极管D1及D4、二极管D2及D5、二极管D3及D6并联设计，二极管D5输出端连接输入端滤波电路输入端；输入端滤波电路包括电容C9、C10并联设计；输出端滤波电路包括电容C11、C12；电源输入端接收外部直流电压后进行滤波处理并由输出端滤波电路输出端向电机驱动器输出供电。

10.根据权利要求9所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述通讯接口电源包括DC-DC转换器、输出端滤波端口，DC-DC转换器接收输入电压后进行电压隔离转换，并通过由电容C13、C14并联设计的输出端滤波端口进行电压滤波后为其他模块供电。

11.根据权利要求10所述的一种无刷直流电机驱动器验证试验系统，其特征在于：

所述电机驱动模块包括PWM控制模块、隔离器一、隔离器二，PWM控制模块、隔离器一、隔离器二设置于电机驱动板卡上，PWM控制模块根据接收的上位机控制模块发送的驱动指令、待验证电机驱动器的输出信号生成控制信号；隔离器一、隔离器二对控制信号进行隔离处理并发送至待验证电机驱动器；隔离器一、隔离器二通过DC-DC转换器输出的电压信号供电。

12.一种根据权利要求11所述的无刷直流电机驱动器验证试验系统实现的无刷直流电机驱动器验证试验方法，其特征在于包括：

通过上位机控制模块进行无刷直流电机驱动器验证试验系统的初始化；

根据预设参数分别对电源系统及滤波模块、电机驱动模块、驱动模块验证板模块、测功机模拟功率负载模块进行参数配置，确定待验证电机驱动器的测试类型，包括电源电压、输出电流以及电机转速测试；

选定待验证电机驱动器类型，选取对应驱动器板卡，插入驱动模块验证板模块；

通过上位机控制模块根据预设参数确定测试项目并生成测试指令，采集待验证电机驱动器的实时输出信号，共同发送至电机驱动模块；

通过电机驱动模块接收上位机控制模块发送的驱动指令，根据待验证电机驱动器的输出信号，对待验证电机驱动器进行驱动控制，并通过待验证电机驱动器驱动测功机模拟功率负载模块进行带载测试；

利用测功机模拟功率负载模块中的测功机实时显示不同工况下的无刷直流电机负载转动，并通过通讯接口及外部显示器件实时显示无刷直流电机的转速以及转矩；

根据实时显示的数据进行解析，利用电机驱动模块采集待验证电机驱动器实时生成的输出信号并返送至上位机控制模块，由上位机控制模块调整下一时刻的驱动指令，对待验证电机驱动器进行闭环控制调整，直至满足测试需求为止。