CN206948216U - 无刷直流电机控制器 - Google Patents
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Abstract
一种无刷直流电机控制器，包括：三相驱动电路、霍尔信号调理电路、反电动势检测电路和与上位机相连的电机控制处理器，其中：反电动势检测电路和相驱动电路的输入端分别与三相线圈相连，霍尔信号调理电路的输入端与电机的霍尔传感器相连，反电动势检测电路、三相驱动电路和霍尔信号调理电路的输出端分别与电机控制处理器相连，三相驱动电路和电机控制处理器之间设有电流反馈电路，本实用新型可以单独控制有霍尔或者无霍尔传感器的BLDC电机，也可以同时控制有霍尔和无霍尔传感器BLDC电机，具有隔离设计的CAN接口，适用范围广，成本低，稳定可靠，操作简单方便，控制更加准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种电机控制领域的技术，具体是一种无刷直流电机控制器。
背景技术
无刷直流电机(BLDC)电机具有较好的转速-转矩特性、快速动态响应、高效率、较高的转速范围等优点，已经广泛应用于汽车、工业自动化设备等行业中，分为有霍尔传感器型和无霍尔传感器型。传统的BLDC电机控制器只能控制有霍尔传感器BLDC电机或者无霍尔传感器 BLDC电机，而且大多采用软件的方式控制，需要程序下载、调试，操作复杂，成本高。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术结构较为复杂的缺陷，提出一种无刷直流电机控制器，能够单独控制有霍尔或者无霍尔传感器的BLDC电机，也可以同时控制有霍尔和无霍尔传感器BLDC 电机，具有隔离设计的CAN接口，适用范围广，成本低，稳定可靠，操作简单方便，控制更加准确。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型包括：三相驱动电路、霍尔信号调理电路、反电动势检测电路和与上位机相连的电机控制处理器，其中：反电动势检测电路和相驱动电路的输入端分别与三相线圈相连，霍尔信号调理电路的输入端与电机的霍尔传感器相连，反电动势检测电路、三相驱动电路和霍尔信号调理电路的输出端分别与电机控制处理器相连，三相驱动电路和电机控制处理器之间设有电流反馈电路。
所述的电机控制处理器与上位机之间设有隔离电路、用于闭环控制、CAN通讯和驱动信号传输的控制信号调理电路。
所述的三相驱动电路包括H桥和H桥驱动器。
所述的H桥包括六个上桥MOS管和六个下桥MOS管。
附图说明
图1为控制器结构示意图；
图2为霍尔信号调理电路示意图；
图3为反电动势检测电路示意图；
图4为控制器运行过程示意图；
图5为120°正向电机驱动时序图；
图6为120°反向电机驱动时序图；
图7为隔离电路示意图；
图8为三相驱动电路。
图中：1上位机、2隔离电路、3控制信号调理电路、4反电动势检测电路、5电源、6 电机控制处理器、7电流反馈电路、8三相驱动电路、9三相线圈、10电机、11霍尔传感器、 12霍尔信号调理电路。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的无刷直流电机控制器包括：三相驱动电路8、霍尔信号调理电路12、反电动势检测电路4和与上位机1相连的电机控制处理器6，其中：反电动势检测电路 4和相驱动电路8的输入端分别与三相线圈9相连，霍尔信号调理电路12的输入端与电机10 的霍尔传感器11相连，反电动势检测电路4、三相驱动电路8和霍尔信号调理电路12的输出端分别与电机控制处理器6相连，三相驱动电路8和电机控制处理器6之间设有电流反馈电路 7。
如图2所示，所述的霍尔信号调理电路12由三个支路组成，每个支路包括一个电阻R7、 R11或R13和与之串联的电容C4、C5或C9。
如图3所示，所述的反电动势检测电路4由三个支路组成，每个支路包括串联的RC滤波电路和低通滤波电路，将电机三相电压Uu、Uv、Uw经过深度RC滤波得到90°延时的Uu’、Uv’、Uw’，然后经过低通滤波去除高频畸变信号等干扰。
所述的电机控制处理器6与上位机1之间设有隔离电路2以及用于闭环控制、CAN通讯和驱动信号传输的控制信号调理电路3。
如图7所示，所述的隔离电路2包括两个光耦合器6N137，两个光耦合器组成隔离电路 2后与CAN通讯电路相连。
所述的电机控制处理器6的引脚包括：VCC电源、VDD地、MO工作模式、P/N正反转控制、V转速控制、VO转速输出、IS电流反馈、HA/HB/HC路霍尔信号、S1/S2/S3反电动势信号、12路电机驱动信号和2路CAN；该电机控制处理器6接收三相霍尔信号或反电动势信号，从而发送正确的时序指令给三相驱动电路8。
如图8所示，所述的三相驱动电路8包括H桥和H桥驱动器，其中：H桥包括六个上桥MOS管(High-Side MOSFET)和六个下桥MOS管(Low-Side MOSFET)，所述的H桥驱动器包括上桥驱动器和下桥驱动器。
所述的MOS管(Low-Side MOSFET)优选均采用IRF540S。
所述的上、下桥驱动器优选均采用TLE9180_X。
所述的电机控制处理器6设有电源5以提供不同电压。
如图4所示，控制器包括三个模式，当驱动对象为有霍尔传感器11的无刷直流电机10 时选择控制模式一。在控制模式一下，霍尔传感器11根据线圈位置输出PWM波，PWM波经过上拉与滤波处理后输入电机控制处理器6，同时上位机1发送转速、转向、使能信号或者CAN 信号给电机控制处理器6。电机控制处理器6根据上位机1指令与霍尔信号，发送相序信号给三相驱动电路8，120°电机10驱动时序图如图5和图6所示。同时电流反馈电路7采集三相电流输入给电机控制处理器6，电流过大电机控制处理器6将发出停止信号，H桥驱动器诊断 MOSFET是否断路、三相是否欠压和过压，如果是，H桥驱动器将发出停止信号。三相驱动电路8驱动电机10，电机10带动负载运转。装在负载上的转速传感器输出转速信号给上位机1，上位机1根据转速反馈调节输出的转速信号，实现了真正的系统闭环控制。
当驱动对象为无霍尔传感器11的无刷直流电机10时选择控制模式二。上位机1发送转速、转向、使能信号或者CAN信号给电机控制处理器6。采用开环方式，三相驱动电路8驱动电机10慢慢启动。待有足以检测到过零点的反电动势时，反电动势检测电路4检测三相反电动势，输入电机控制处理器6。电机控制处理器6根据上位机1指令与反电动势信号，发送相序信号给三相驱动电路8。如果电机10转速超过或低于额定转速，反电动势会增长或减小，从而降低或增加绕组两端压降，减小增加电流，实现调速。同时电流反馈电路7采集三相电流输入给电机控制处理器6，电流过大电机控制处理器6将发出停止信号，H桥驱动器诊断MOS 管是否断路、三相是否欠压和过压，如果是，H桥驱动器将发出停止信号。三相驱动电路8驱动电机10，电机10带动负载运转。装在负载上的转速传感器输出转速信号给上位机1，上位机1根据转速反馈调节输出的转速信号，实现了真正的系统闭环控制。
当驱动对象为有霍尔传感器11的无刷直流电机10和无霍尔传感器11的无刷直流电机 10时选择控制模式三。上位机1发送转速、转向、使能信号或者CAN信号给电机控制处理器 6，电机控制处理器6将接受到的指令转换成相序信号发送给无霍尔三相驱动电路8。采用开环方式，无霍尔三相驱动电路8驱动无霍尔BLDC电机10慢慢启动。待有足以检测到过零点的反电动势时，反电动势检测电路4检测三相反电动势，输入电机控制处理器6。霍尔传感器11 根据线圈位置输出PWM波，PWM波经过上拉与滤波处理后，输入电机控制处理器6。电机控制处理器6根据上位机1指令、反电动势信号及霍尔信号，经过逻辑处理，发送无霍尔相序信号给无霍尔三相驱动电路8，发送有霍尔相序信号给有霍尔三相驱动电路8。对于无霍尔电机 10，如果电机10转速超过或低于额定转速，反电动势会增长或减小，从而降低或增加绕组两端压降，减小或增加电流，实现调速。对于有霍尔电机10，电机控制处理器6对霍尔信号进行逻辑变换，控制电机10三相线圈9按一定顺序工作。同时电流反馈电路7采集三相电流输入给电机控制处理器6，电流过大电机控制处理器6将发出停止信号，H桥驱动器诊断MOSFET 是否断路、三相是否欠压和过压，如果是，H桥驱动器将发出停止信号。三相驱动电路8驱动电机10，电机10带动负载运转。装在负载上的转速传感器输出转速信号给上位机1，上位机 1根据转速反馈调节输出的转速信号，实现了真正的系统闭环控制。
本装置运算要求低，无30°软件延时问题，软件成本低，具有隔离设计的CAN接口，适用范围广，操作简单方便，控制更加准确。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (5)
1.一种无刷直流电机控制器，其特征在于，包括：三相驱动电路、霍尔信号调理电路、反电动势检测电路和与上位机相连的电机控制处理器，其中：反电动势检测电路和相驱动电路的输入端分别与三相线圈相连，霍尔信号调理电路的输入端与电机的霍尔传感器相连，反电动势检测电路、三相驱动电路和霍尔信号调理电路的输出端分别与电机控制处理器相连，三相驱动电路和电机控制处理器之间设有电流反馈电路。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制器，其特征是，所述的电机控制处理器与上位机之间设有隔离电路以及用于闭环控制、CAN通讯和驱动信号传输的控制信号调理电路。
3.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制器，其特征是，所述的三相驱动电路包括H桥和H桥驱动器。
4.根据权利要求3所述的无刷直流电机控制器，其特征是，所述的H桥包括：六个上桥MOS管和六个下桥MOS管。
5.根据权利要求3所述的无刷直流电机控制器，其特征是，所述的H桥驱动器包括上桥驱动器和下桥驱动器。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN206948216U (zh) |
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2017
- 2017-05-31 CN CN201720618735.XU patent/CN206948216U/zh active Active
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