CN203119827U - 基于mcu的无刷直流电机控制器 - Google Patents

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高明煜
陈文佳
周光炎
何志伟
曾毓
黄继业
吴占雄
李芸
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Abstract

本实用新型公开了一种基于MCU的无刷直流电机控制器。现有的无刷直流电机驱动器大多采用DSP芯片(数字信号处理器)控制,基本能满足实际需要,但总体成本过高,不利于产品大规模推广。本实用新型包括EMC滤波电路模块、AC/DC整流模块、直流电压供电模块、DC/AC逆变电路模块、功率驱动电路模块、MCU模块、CAN通信模块、485通信模块、模拟信号输入控制模块、按键及LED显示模块;直流供电模块提供12V、5V、3.3V的三路直流电压;本实用新型极大简化了硬件电路结构,缩短了开发周期,使系统具有更好的可移植性和可扩展性。

Description

基于MCU的无刷直流电机控制器
技术领域
[0001] 本实用新型具体涉及一种基于MCU的无刷直流电机控制器,属电力电子技术领域。
背景技术
[0002] 早期的无刷直流电机控制器,主要采用专用控制芯片再加上外围其它硬件电路以满足不同控制对象的需要,这种封闭式结构不仅使无刷直流电机驱动器的体积大、开发成本高、开发周期长、可扩展性和易用性差,并且升级困难,在涉及多台无刷直流电机的相互协调控制时,更显得力不从心。现有的另一种无刷直流电机驱动器大多采用DSP芯片(数字信号处理器)控制,基本能满足实际需要,但总体成本过高,不利于产品大规模推广。
发明内容
[0003] 本实用新型针对现有技术的不足,提出一种基于MCU的无刷直流电机控制器。
[0004] 本实用新型基于MCU的无刷直流电机控制器包括EMC滤波电路模块、AC/DC整流模块、直流电压供电模块、DC/AC逆变电路模块、驱动电路模块、MCU模块、CAN通信模块、485通信模块、模拟信号输入控制模块、按键和LED显示模块;
[0005] 所述的EMC滤波电路模块抑制电网和功率逆变电路所产生的噪声和高频谐波后将交流电压输入到AC/DC整流模块中;AC/DC整流模块采用集成整流桥芯片将交流电压整流成直流电压并输入到DC/AC逆变电路模块中;所述的MCU模块采用32位单片机;所述的DC/AC逆变电路模 块采用IPM功率模块;直流供电模块提供12V、5V、3.3V的三路直流电压,为整个无刷直流电机驱动器供电;MCU模块的PWM输出管脚与驱动电路的信号输入管脚连接,驱动器模块的信号输出管脚与IPM功率模块的信号输入管脚连接,IPM功率模块的U、V、W三个输出管脚与无刷直流电机一一对应连接。无刷直流电机的霍尔位置传感器HU、HV、HW三个管脚通过速度反馈与MCU模块的输入捕获管脚连接,IPM功率模块的电流反馈端与MCU模块的A/D输入管脚连接。CAN通信模块与MCU模块的CAN通信口连接;485通信模块与MCU模块的串行通信口连接;模拟信号输入控制模块与MCU模块的A/D输入管脚连接。按键及LED显示模块与MCU模块的普通I/O连接。
[0006] 本实用新型有益效果是:本实用新型采用32位单片机来作为主控芯片,它保持了传统单片机编程容易、灵活性和适应性好、升级方便等优点;同时也有很高的运算精度、运算速度和处理大量数据的能力。将单片机应用在无刷直流电机控制上,可以利用单片机强大的实时计算能力,采用纯数字的控制方式达到传统硬件实现的三相脉冲发生的功能,极大简化了硬件电路结构,缩短了开发周期,使系统具有更好的可移植性和可扩展性。同时,本实用新型采用多种通信方式,控制器能根据实际工作环境需要,可通过CAN通信、485通信和模拟电压或电流信号三种方式与PLC控制器等上位机相连,增加了无刷直流电机驱动控制器的灵活性和扩大了它的应用范围。附图说明
[0007] 图1为本实用新型的电路原理框图。
具体实施方式
[0008] 如图1所示,基于MCU的无刷直流电机控制器包括EMC滤波电路模块、AC/DC整流模块、直流电压供电模块、DC/AC逆变电路模块、功率驱动电路模块、MCU模块、CAN通信模块、485通信模块、模拟信号输入控制模块、按键及LED显示模块;所述的EMC滤波电路模块用来抑制电网和功率逆变电路所产生的噪声和高频谐波;所述的AC/DC整流模块采用集成整流桥芯片将交流电压整流成直流电压;所述的MCU模块采用32位单片机;所述的DC/AC逆变电路模块采用IPM功率模块;直流供电模块提供12V、5V、3.3V的三路直流电压,为整个无刷直流电机驱动器供电;MCU模块的PWM输出管脚与驱动电路的信号输入管脚连接,驱动器模块的信号输出管脚与IPM功率模块的信号输入管脚连接,IPM功率模块的U、V、W三个输出管脚与无刷直流电机一一对应连接。无刷直流电机的霍尔位置传感器HU、HV、HW三个管脚通过速度反馈与MCU模块的输入捕获管脚连接,IPM功率模块的电流反馈端与MCU模块的A/D输入管脚连接。CAN通信模块与MCU模块的CAN通信口连接;485通信模块与MCU模块的串行通信口连接;模拟信号输入控制模块与MCU模块的A/D输入管脚连接。按键及LED显示模块与MCU模块的普通I/O连接。
[0009] 基于MCU的无刷直流电机控制器的工作原理如下: [0010] 交流380V经过EMC滤波电路,抑制掉电网和功率逆变电路所产生的噪声和高频谐波,经过AC/DC整流电路,再送入IPM功率模块,直流供电模块将整流后的直流电压通过开关电源和稳压芯片输出12V、5V、3.3V的三路直流电源,其中12V用作IPM功率模块驱动电源,5V为无刷直流电机霍尔传感器和485等通信模块供电,3.3V主要为MCU供电。
[0011] 单片机根据外部设定的电机转速,自动调节PWM占空比,并把PWM信号送入功率驱动电路,再由驱动电路控制IPM功率模块的U、V、M三相输出电压,也就是说,调节PWM占空t匕,IPM功率模块的U、V、M三相输出电压的大小会随之改变,从而达到控制无刷直流电机转速之目的;
[0012] 控制器根据电机的电流反馈和速度反馈,构成电流环和速度环,分别采用变积分式PID算法和增量式PID算法,将电流环作为速度环的内环,构成一个转速电流双闭环控制系统,以确保无刷直流电机的转速和力矩稳定。
[0013] 控制器根据实际工作环境需要,可通过CAN通信、485通信和模拟电压或电流信号三种方式与PLC控制器等上位机相连,增加了无刷直流电机驱动控制器的灵活性和扩大了它的应用范围。

Claims (1)

1.基于MCU的无刷直流电机控制器,包括EMC滤波电路模块、AC/DC整流模块、直流电压供电模块、DC/AC逆变电路模块、驱动电路模块、MCU模块、CAN通信模块、485通信模块、模拟信号输入控制模块、按键和LED显示模块; 其特征在于:所述的EMC滤波电路模块抑制电网和功率逆变电路所产生的噪声和高频谐波后将交流电压输入到AC/DC整流模块中;AC/DC整流模块采用集成整流桥芯片将交流电压整流成直流电压并输入到DC/AC逆变电路模块中;所述的MCU模块采用32位单片机;所述的DC/AC逆变电路模块采用IPM功率模块;直流供电模块提供12V、5V、3.3V的三路直流电压,为整个无刷直流电机驱动器供电;MCU模块的PWM输出管脚与驱动电路的信号输入管脚连接,驱动器模块的信号输出管脚与IPM功率模块的信号输入管脚连接,IPM功率模块的U、V、W三个输出管脚与无刷直流电机一一对应连接;无刷直流电机的霍尔位置传感器HU、HV、HW三个管脚通过速度反馈与MCU模块的输入捕获管脚连接,IPM功率模块的电流反馈端与MCU模块的A/D输入管脚连接;CAN通信模块与MCU模块的CAN通信口连接;485通信模块与MCU模块的串行通信口连接;模拟信号输入控制模块与MCU模块的A/D输入管脚连接;按键及LE D显示模块与MCU模块的普通I/O连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103762909A (zh) * 2014-01-08 2014-04-30 上海交通大学 一种模块组合式多通道交流驱动器
CN113346795A (zh) * 2020-03-03 2021-09-03 兰剑智能科技股份有限公司 无刷驱动装置和驱动控制一体化系统

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