CN206585494U - 一种电流型矢量控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电流型矢量控制器，包括电源模块、单片机、数据采集电路、运放电路和功率驱动电路，其中电源通过电源模块分别与单片机和功率驱动电路连接，为其供电，所述数据采集电路的电流输入端分别与母线和电机三相电流输出端连接，电流输出端分别与运放电路连接，所述单片机根据所述数据采集电路和运放电路反馈的信息控制功率驱动电路驱动直流无刷电机，所述单片机上设有若干IO功能端口，用于连接信号电路。本实用新型采用相电流实时采样与控制的驱动方式匹配无刷电机的电气特性，减少驱动电机运行过程中的运行噪音、保证电机控制线性度，从而提高电机效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电流型矢量控制器，用于驱动电动车电机，属于电动车领域。
背景技术
目前主流电动车驱动控制器是方波型控制器，依据的是六步换向控制，即在给个电周期中，电机只有六种转态。在六种转态中，控制器根据转子位置控制功率管开关通断和PWM占空比，进而控制电机旋转方向和转矩转速等。
在六步换向周期中，定子磁场扭矩只有六个方向。在一个换向过程内，转子受力方向始终不变，这样造成定子磁场形成的扭力和转子力臂轴的夹角不能维持在90°，这样转矩力度无法精确控制；而且在换向时存在换向电流突变，进而产生噪音问题。所以方波控制器驱动无刷直流电机会出现控制不线性，容易对电池和电机造成冲击。除此之外，方波控制器驱动电机运行时噪音大，震动大，加速和重载时电机效率低。这些都严重影响电动车骑行的体验感受和舒适性。
此外，虽然现有技术中的标量正弦波控制器也能达到上述目的，其主要是通过控制电机相电压的幅值和相位已达到控制电机相电流的目的，属于间接控制。但是此类标量正弦波控制器通用性能较差，只能实现单一电机匹配，推广难度大，适用性太差。
实用新型内容
目的：本实用新型提供一种电流型矢量控制器，采用相电流实时采样与控制的驱动方式匹配无刷电机的电气特性，减少驱动电机运行过程中的运行噪音、保证电机控制线性度，从而提高电机效率。
技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
一种电流型矢量控制器，包括电源模块、单片机、数据采集电路、运放电路和功率驱动电路，其中，电源模块的输入端与电源连接，电源模块的输出端分别与单片机和其他电路连接，并为之供电，所述数据采集电路包括母线电流采集电路和电机三相电流采集电路，且所述母线电流采集电路和电机三相电流采集电路的电流输入端分别与母线和电机三相电流输出端连接，所述母线电流采集电路和电机三相电流采集电路的输出端分别与相应的运放电路输入端连接，每个运放电路输出端分别与单片机的AD端口连接，所述数据采集电路和运放电路将电流信号转化成电压信号，送至单片机的AD模块，所述单片机的AD模块采集到相应的电压值后经过运算得到当前母线和电机三相电流值，所述单片机根据处理后得到的电流信息通过PWM模块送出PWM信号控制功率驱动电路以驱动直流无刷电机运行，所述单片机上设有若干IO功能端口，用于连接信号电路。
优选地，所述电源为铅酸电池或锂电池，且电源电压范围为 24V～60V。
优选地，包括转子位置识别电路，所述转子位置识别电路输出端连接单片机IO功能端口，输入端连接直流无刷电机上的电机转子位置传感器。
优选地，所述信号电路包括调速信号电路、刹车信号电路、硬件限速信号电路、锁电机信号电路、助力信号输入电路和E-ABS选择信号电路。
有益效果：本实用新型提供一种电流型矢量控制器，利用电机三相电流采样，并结合电流矢量控制算法驱动电机，不仅减少了电机运行过程中的噪音，提高了对无刷电机的线性控制，同时解决了控制器的适用性。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为电源模块电路；
图3为母线电流采样电路与运放电路的连接电路；
图4为A相电流采样电路与运放电路的连接电路；
图5为B相电流采样电路与运放电路的连接电路；
图6为C相电流采样电路与运放电路的连接电路；
图7为功率驱动电路；
图8为转子位置识别电路；
图9为调速信号电路；
图10为刹车信号电路；
图11为其他信号(硬件限速信号、锁电机信号、助力信号和E-ABS 选择信号)电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
如图1～11所示，一种电流型矢量控制器，包括电源模块、单片机、数据采集电路、运放电路和功率驱动电路，其中，电源模块的输入端与电源连接，电源模块的输出端分别与单片机和其他电路连接，并为之供电，所述数据采集电路包括母线电流采集电路和电机三相电流采集电路，且所述母线电流采集电路和电机三相电流采集电路的电流输入端分别与母线和电机三相电流输出端连接，所述母线电流采集电路和电机三相电流采集电路的输出端分别与相应的运放电路输入端连接，每个运放电路输出端分别与单片机的AD端口连接，所述数据采集电路和运放电路将电流信号转化成电压信号，送至单片机的 AD模块，所述单片机的AD模块采集到相应的电压值后经过运算得到当前母线和电机三相电流值，所述单片机根据处理后得到的电流信息通过PWM模块送出PWM信号控制功率驱动电路以驱动直流无刷电机运行，所述单片机上设有若干IO功能端口，用于连接信号电路。
优选地，所述电源为铅酸电池或锂电池，且电源电压范围为 24V～60V。
优选地，包括转子位置识别电路，所述转子位置识别电路输出端连接单片机IO功能端口，输入端连接直流无刷电机上的电机转子位置传感器。
优选地，所述信号电路包括调速信号电路、刹车信号电路、硬件限速信号电路、锁电机信号电路、助力信号输入电路和E-ABS选择信号电路。
本实用新型的工作原理如下：
本实用新型是基于矢量控制算法，通过电机三相电流实时采集数据，定子设计的正常工作范围内，结合当前转子位置，得到当前电子相应的磁感应强度信息，再通过矢量控制算法，得到所需要的作用电流。这样通过直接控制相电流的相位与幅值，让定子磁场形成的扭力始终与转子力臂轴相垂直，即维持在90°，更好的控制电机运行，解决了方波控制器所带来的缺点。本实用新型中所述及的矢量控制算法为常规技术手段，本领域技术人员可根据需要编写矢量控制算法。
如图2所示为电源模块电路，用于对电源进电进行滤波处理和电压转换，提供给控制器中各用电模块所需要的电源(包括DC3.3V， DC5V，DC15V等)；
如图3～6所示为数据采集电路(包括母线电流采样电路、电机三相(A相、B相和C相)电流采样电路)与运放模块的连接电路，所述数据采集电路分别对母线以及电机三相电流进行采集，并将电流量转化为电压量并进行比较放大；
如图7所示为功率驱动电路，通过开关功率管控制无刷电机换向，进而驱动无刷电机运行；
如图8所示为转子位置识别电路，由单片机识别电机转子位置传感器的高低电平，进而判断电机此刻转子所在位置；
如图9～11所示分别为调速信号电路、刹车信号电路和其他信号电路，分别用于采集调速信号、刹车信号和控制各类信号(硬件限速信号、锁电机信号、助力信号和E-ABS选择信号)输入。
本实用新型采用的单片机的型号为GD32F130C6，且AD模块、PWM 模块以及IO功能端口均集成在单片机中，为常规技术手段，本领域技术人员也可根据实际需求选择合适的单片机。
上述实施是对本实用新型优选实施方案进行描述，但本实用新型不限于此，在不脱离本实用新型的构思和工作原理下，本领域普通技术人员对本新型的技术方案和材料作出的各种变形和改进，均应在本实用新型的权利要求书确定的保护。
Claims (4)
1.一种电流型矢量控制器，其特征在于，包括电源模块、单片机、数据采集电路、运放电路和功率驱动电路，其中，电源模块的输入端与电源连接，电源模块的输出端分别与单片机和其他电路连接，并为之供电，所述数据采集电路包括母线电流采集电路和电机三相电流采集电路，且所述母线电流采集电路和电机三相电流采集电路的电流输入端分别与母线和电机三相电流输出端连接，所述母线电流采集电路和电机三相电流采集电路的输出端分别与相应的运放电路输入端连接，每个运放电路输出端分别与单片机的AD端口连接，所述数据采集电路和运放电路将电流信号转化成电压信号，送至单片机的AD模块，所述单片机的AD模块采集到相应的电压值后经过运算得到当前母线和电机三相电流值，所述单片机根据处理后得到的电流信息通过PWM模块送出PWM信号控制功率驱动电路以驱动直流无刷电机运行，所述单片机上设有若干IO功能端口，用于连接信号电路。
2.根据权利要求1所述的一种电流型矢量控制器，其特征在于，所述电源为铅酸电池或锂电池，且电源电压范围为24V～60V。
3.根据权利要求1所述的一种电流型矢量控制器，其特征在于，包括转子位置识别电路，所述转子位置识别电路输出端连接单片机IO功能端口，输入端连接直流无刷电机上的电机转子位置传感器。
4.根据权利要求1所述的一种电流型矢量控制器，其特征在于，所述信号电路包括调速信号电路、刹车信号电路、硬件限速信号电路、锁电机信号电路、助力信号输入电路和E-ABS选择信号电路。
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| CN201720299834.6U CN206585494U (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 一种电流型矢量控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201720299834.6U CN206585494U (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 一种电流型矢量控制器 |
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| CN206585494U true CN206585494U (zh) | 2017-10-24 |
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ID=60115175
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| CN (1) | CN206585494U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110155364A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-23 | 之江实验室 | 一种带有振动检测功能的无人机电子调速器及多旋翼无人机 |
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2017
- 2017-03-17 CN CN201720299834.6U patent/CN206585494U/zh not_active Expired - Fee Related
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