CN205430102U - 一种采用单片机的无刷直流电机控制装置 - Google Patents
一种采用单片机的无刷直流电机控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公布了一种采用单片机的无刷直流电机控制装置，其特征在于：其包括单片机核心控制器模块、整流稳压模块、驱动电路模块、功率逆变器模块、电流信号处理电路模块、位置信号处理电路模块和保护电路模块。通过检测无刷直流电机的电流和转子的位置信号控制电机工作。本实用新型根据无刷直流电机的原理，利用美国ATMEL公司生产的一款89C51单片机作为主控芯片，设计了一种无刷直流电机的控制装置，与采用DSP和FPGA作为主控制器的无刷直流电机控制器相比，可大大降低控制器的成本。并且该装置具有硬件结构简单、软件设计灵活、适用面广、价格低廉等优点，具有一定的使用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力电子技术领域，具体涉及一种采用单片机的无刷直流电机控制装置。
背景技术
无刷直流电机（BLDCM）是随着新型电力电子器件和永磁材料的发展而成熟起来的一种新型电机，它属于同步电机的范畴，既具有交流电机运行可靠的优点，又具有传统有刷直流电机优越的调速性能，因此具有广泛的应用前景。无刷直流电机在我国的发展时间虽短，但是随着技术的日益成熟与完善得到了迅猛发展。已在航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域得到广泛应用。现有技术常采用DSP和FPGA作为无刷直流电机控制器，控制器成本较高。
发明内容
本实用新型目的是提供一种成本低、控制灵活的采用单片机的无刷直流电机控制装置。通过实时检测电机运行状态参数，并结合实际的电机参数，为无刷直流电机提供最合理的、最可靠的控制。
本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种采用单片机的无刷直流电机控制装置，其特征在于：其包括单片机核心控制器模块、整流稳压模块、驱动电路模块、功率逆变器模块、电流信号处理电路模块、位置信号处理电路模块和保护电路模块；
所述整流稳压模块用于将电源经整流和稳压后向功率逆变器模块提供直流电源；
所述功率逆变器模块由驱动电路模块驱动控制无刷直流电机工作；
所述电流信号处理电路模块用于将无刷直流电机直流侧的电流信号转变成电压信号发送给所述单片机核心控制器模块；
所述位置信号处理电路模块用于检测无刷直流电机的转子位置，并将转子的位置信号发送给所述单片机核心控制器模块；
所述单片机核心控制器模块与功率逆变器模块之间连接着保护电路模块，用于进行过压、过流防护和防止功率器件被损坏；
所述单片机核心控制器模块用于根据输入的无刷直流电机的转子位置信号和直流侧电流信号转变成的电压信号，输出无刷直流电机控制信号给所述驱动电路模块。
优选的：所述单片机核心控制器模块为AT89C51单片机。
所述电流信号处理电路模块包括一个负载电阻、一个同相放大器和一个RC电路；无刷直流电机直流侧的电流信号经负载电阻转换为电压信号，再经同相放大器，把信号进行低通滤波后再由RC电路，然后送到单片机核心控制器模块的ADC端口。
所述位置信号处理电路模块为霍尔传感型位置检测器。
所述驱动电路模块为IR2131S驱动电路。
本实用新型根据无刷直流电机的原理，利用美国ATMEL公司生产的的一款89C51单片机作为主控芯片，设计了一种无刷直流电机的控制装置，与采用DSP和FPGA作为主控制器的无刷直流电机控制器相比，可大大降低控制器的成本。并且该装置具有硬件结构简单、软件设计灵活、适用面广、价格低廉等优点，具有一定的使用价值。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图。
图2为本实用新型的电流信号处理电路模块原理图。
图3为本实用新型的位置信号处理电路模块原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，但是此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实施例系统的总体结构示意图如图1所示，提供了一种采用单片机的无刷直流电机控制装置，包括单片机核心控制器模块、整流稳压模块、驱动电路模块、功率逆变器模块、电流信号处理电路模块、位置信号处理电路模块以及保护电路模块。为系统供电的交流电源经由整流稳压模块后变成为功率逆变器供电的直流电，单片机核心控制器配合驱动电路模块通过控制功率逆变器模块的开关管的导通顺序将该直流电逆变为无刷直流电机运行所需的交流电。其中单片机核心控制器模块与功率逆变器模块之间连接着保护电路模块，主要为了防止功率器件被损坏。单片机核心控制器模块还与电流信号处理电路模块以及位置信号处理电路模块相连，用于实时采集无刷直流电机的母线电流以及转子位置信号。
所述单片机核心控制器模块为AT89C51单片机。所述驱动电路模块为IR2131S驱动电路。
本实施例的电流信号处理电路模块原理图如图2所示，电流反馈和过流保护是所有驱动装置不可缺少的环节。本装置控制的是直流侧电流，测量的是母线电流，在功率管的近地端接入一个负载电阻，将电流信号转换为电压信号。由于单片机的A/D输入信号范围是0-5V，用LM358构成的同相放大器，把信号进行低通滤波后再由RC电路，然后送到单片机的ADC端口，这样既消除了尖峰噪声的影响，又起到了过压保护的作用。
本实施例的位置检测电路模块原理图如图3所示，位置信号是电机控制的主要反馈信息，只有确定转子的当前位置，才能根据程序要求决定下一步的定子三相绕组的导电模式。本装置采用的是霍尔传感型位置检测器，一般霍尔位置传感器是集电极开路输出，所以要在检测环节加上拉电阻。另外，对于编码信号要根据检测波形采取一定的硬件滤波和软件防抖措施。经过电阻上拉和电容滤波后的信号才能被送到单片机的数字I/O口。
综上所述，本实用新型上述实施例的一种采用单片机的无刷直流电机控制装置，具有良好的控制精度和稳定性能，功能强大，结构较简单。本实用新型采用单片机作为控制器与采用DSP和FPGA作为主控制器的无刷直流电机控制器相比，可大大降低控制器的成本。并且该装置具有硬件结构简单、软件设计灵活、适用面广、价格低廉等优点，具有一定的使用价值。
Claims (5)
1.一种采用单片机的无刷直流电机控制装置，其特征在于：其包括单片机核心控制器模块、整流稳压模块、驱动电路模块、功率逆变器模块、电流信号处理电路模块、位置信号处理电路模块和保护电路模块；
所述整流稳压模块用于将电源经整流和稳压后向功率逆变器模块提供直流电源；
所述功率逆变器模块由驱动电路模块驱动控制无刷直流电机工作；
所述电流信号处理电路模块用于将无刷直流电机直流侧的电流信号转变成电压信号发送给所述单片机核心控制器模块；
所述位置信号处理电路模块用于检测无刷直流电机的转子位置，并将转子的位置信号发送给所述单片机核心控制器模块；
所述单片机核心控制器模块与功率逆变器模块之间连接着保护电路模块，用于进行过压、过流防护和防止功率器件被损坏；
所述单片机核心控制器模块用于根据输入的无刷直流电机的转子位置信号和直流侧电流信号转变成的电压信号，输出无刷直流电机控制信号给所述驱动电路模块。
2.根据权利要求1所述的采用单片机的无刷直流电机控制装置，其特征在于：所述单片机核心控制器模块为AT89C51单片机。
3.根据权利要求2所述的采用单片机的无刷直流电机控制装置，其特征在于：所述电流信号处理电路模块包括一个负载电阻、一个同相放大器和一个RC电路；无刷直流电机直流侧的电流信号经负载电阻转换为电压信号，再经同相放大器，把信号进行低通滤波后再由RC电路，然后送到单片机核心控制器模块的ADC端口。
4.根据权利要求1-3任一项所述的采用单片机的无刷直流电机控制装置，其特征在于：所述位置信号处理电路模块为霍尔传感型位置检测器。
5.根据权利要求1-3任一项所述的采用单片机的无刷直流电机控制装置，其特征在于：所述驱动电路模块为IR2131S驱动电路。
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