CN202197243U - 一种直流无刷电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种直流无刷电机控制器，包括基波调制电路、调速电路、逻辑控制电路、功率驱动电路和转子位置检测电路；基波调制电路的输出端与所述调速电路的第一输入端相连，调速接口电路的输出端与所述调速电路的第二输入端相连；转子位置检测电路的输出端分别与所述调速电路的第三输入端和所述逻辑控制电路的第二输入端相连；调速电路的输出端与所述逻辑控制电路的第一输入端相连，逻辑控制电路的输出端与所述功率驱动电路的输入端相连，驱动电路的输出端与直流无刷电机的输入端相连，转子位置检测电路的输入端与所述直流无刷电机的输出端相连。本实用新型的控制器具有低噪音、出力平稳等特点，为电机提供具有更好的稳定性和可控性。

Description

一种直流无刷电机控制器

技术领域

本实用新型涉及电机控制和保护领域，特别涉及一种直流无刷电机控制器。

背景技术

随着直流无刷电机在近年来的迅速成熟，该电机由于没有励磁装置，效率高、结构简单、工作特性优良等优点，且具备直流电机那样固有的优越的起动性能和调速特性，现以广泛应用于各种调速驱动场合。

现在比较通用的的直流无刷电机控制器主要包括与电机相连并用以驱动电机的驱动电路，还包括与所述驱动电路相连的控制电路、同时与所述电机及控制电路相连的用以检测电机中转子位置的转子位置检测电路，所述转子位置检测电路包括与电机相连的传感器转子位置检测电路及反电动势检测电路，所述控制电路包括在电机达到切换转速时将所述传感器检测电路切换为反电动势检测电路的单片机。其适用于电机在不同转速时准确检测转子位置，可使电机准确换相，扩大了电机的动态工作范围，并提高了电机工作效率。但是此技术方案中的调速输入信号具有不稳定性，导致电机在不同转速时不能提供最佳的调速信号波形，并不能够使电机稳定调速，从而引起了电机的运行振动，甚至产生噪音。尤其是调速控制中，很容易出现电机过热以及振动噪音等现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，为解决上述问题，本实用新型提出一种直流无刷电机控制器，为电机提供一种更加安全、稳定和降低噪音的闭环调速控制方式。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提出一种直流无刷电机控制器，其特征在于，包括基波调制电路、调速电路、逻辑控制电路、功率驱动电路和转子位置检测电路；

所述基波调制电路的输出端与所述调速电路的第一输入端相连，所述调速接口电路的输出端与所述调速电路的第二输入端相连；所述转子位置检测电路的输出端分别与所述调速电路的第三输入端和所述逻辑控制电路的第二输入端相连；所述调速电路的输出端与所述逻辑控制电路的第一输入端相连，所述逻辑控制电路的输出端与所述功率驱动电路的输入端相连，所述驱动电路的输出端与直流无刷电机的输入端相连，所述转子位置检测电路的输入端与所述直流无刷电机的输出端相连。

所述转子位置检测电路采用霍尔位置传感器或线圈反电动势检测电路实现转子位置检测。

与现有技术相比，本实用新型的特点和优点在于：

1、本实用新型的控制器具有低噪音、出力平稳等特点，为电机提供具有更好的稳定性和可控性。

2、专门设计的基波调制电路和转子位置检测电路使得调速控制电路能够输出更加精确和平稳的脉冲宽度调制(PWM)信号，从而为逻辑控制电路控制功率驱动电路提供精确的信号。

3、由于调速电路综合控制和反馈信息调制PWM波信号，因此能够及时有效的根据负载变化时电机线圈所需的驱动电流提供相应的PWM波信号，确保在不过载的情况下，稳定保持所需转速，而不会由于负载的变化出现抖动。确保了转速在负载不断变化的同时保持电机转速稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的一种直流无刷电机控制器的结构图；

图2为本实用新型的一种直流无刷电机控制器电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案进行进一步详细的说明。

如图1所示，图1为本实用新型的一种直流无刷电机控制器的结构图。本实用新型的直流无刷电机控制器包括转子位置检测电路、基波调制电路、调速接口电路、调速电路、逻辑控制电路以及功率驱动电路。

转子位置检测电路通过霍尔位置传感器或线圈反电动势检测电路实现转子位置检测，转子位置检测电路为逻辑控制电路提供转子位置以确保换相逻辑的正确性，同时还为调速电路提供电机转子转速信号，为闭环调速控制逻辑提供反馈信息。逻辑控制电路根据转子位置检测的电路信号，控制功率驱动电路上桥臂的导通，同时，逻辑控制电路还把转子位置检测的电路信号和调速电路提供的PWM波信号进行综合，控制驱动电路下桥壁的通断，从而实现电机转子按指定速度的运转。

如图2所示，图2为本实用新型的一种直流无刷电机控制器电路图。调速电路通过接入外部调速控制信号和转子位置信号，基于基波调制电路的的基波信号，调制输出转速控制信号，该信号为逻辑控制器换向控制速度提供参考。

逻辑控制电路根据调速电路提供的转速信号，控制电机转速，微处理器通过电流传感检测电路对电机提供限流保护，通过电机位置传感信号对电机提供堵转保护。同时，为降低电动机自身的震动和噪声，根据转子位置检测电路的电流感应，逻辑控制电路利用磁通正弦PWM驱动控制系统算法调节输入功率驱动电路的电压信号，实现最大限度的降低或消除震动和噪声。

功率驱动电路通过一个半桥以电子方式控制每个绕组电流，实现电机电流、转速和方向的控制，从而驱动电机转子根据需要运转。其中，功率驱动电路提供的电压，均具有逻辑控制电路根据欠压、过温、过流和正常驱动额定电压的优化缓冲级。

从转子位置检测电路送来的三相位置检测信号一方面送入逻辑控制电路，经电路内部译码电路结合正反转控制端、起停控制端、制动控制端、电流检测端等控制逻辑信号状态，经过运算后，产生逆变器三相上、下桥臂开关器件的六路原始控制信号，其中，三相下桥开关信号还要按无刷直流电机调速机理进行脉宽调制处理。处理后的三相下桥PWM控制信号(VA下、VB下、VC下)及三相上桥控制信号(VA上、VB上、VC上)经过驱动放大后，施加到逆变器的六个开关管上，使其产生出供电机正常运行所需的三相交流电流。另一方面，转子位置检测信号还送入调速电路，经调速接口信号、基波调制信号互相结合转换，得到一个频率与电机转速成正比的脉冲信号，其提供给逻辑控制电路，实现电机转速的闭环控制。

功率驱动控制电路由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)和下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。逻辑控制电路则决定功率晶体管开关频度及换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)或线圈反向电动势检测电路，做为闭回路控制参考，同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。

综上所述，本实用新型完成了新型直流无刷电机控制器的设计目的，提供了一种简单、高效低噪音的直流无刷电机控制器。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种直流无刷电机控制器，其特征在于，包括基波调制电路、调速电路、逻辑控制电路、功率驱动电路和转子位置检测电路；

所述基波调制电路的输出端与所述调速电路的第一输入端相连，所述调速接口电路的输出端与所述调速电路的第二输入端相连；所述转子位置检测电路的输出端分别与所述调速电路的第三输入端和所述逻辑控制电路的第二输入端相连；所述调速电路的输出端与所述逻辑控制电路的第一输入端相连，所述逻辑控制电路的输出端与所述功率驱动电路的输入端相连，所述驱动电路的输出端与直流无刷电机的输入端相连，所述转子位置检测电路的输入端与所述直流无刷电机的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机控制器，其特征在于，所述转子位置检测电路采用霍尔位置传感器或线圈反电动势检测电路。

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