CN215378798U - 一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器 - Google Patents
一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开的属于直流无刷电机驱动器技术领域，具体为一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，包括母线电流、母线电压、卡尔曼滤波器、PID滤波器一、运算器一、PID滤波器二、PWM发生器、目标速度信号器、运算器二、PID滤波器三、运算器三、PARK变换器、位置变换器、CLARK变换器、电池、电机驱动器和无刷电机，所述母线电流电性连接卡尔曼滤波器，所述母线电流和卡尔曼滤波器之间串联母线电压，所述卡尔曼滤波器电性连接运算器一，所述运算器一电性连接PID滤波器二，本实用新型有益效果是：通过增加电池母线电压，母线电流采样形成的反馈控制环路，达到保护电池，同时兼顾电机驱动的功能要求，提高了设备的使用安全性和提高了电池的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流无刷电机驱动器池技术领域，具体涉及一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器。
背景技术
一种直流无刷电机驱动器控制方法，通常使用BLDC技术对电机进行驱动，一般驱动直流无刷电机的能量都是从电池获得，而目前市面上在大力推进锂电，根据市场调查报告每年使用锂电的比例早已突破电池总需求的50％。
现有技术存在以下不足：BLDC技术未涉及电池的安全考虑，纯粹为控制电机设计，并把输入电源看作一个恒压直流源，每次电机驱动系统需要通过人员进行电池和驱动器的适配，通常会出现电池和驱动器不适配导致大量电池失控着火。
因此，发明一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器很有必要。
实用新型内容
为此，本实用新型提供一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，通过设置增加电池母线电压和母线电流采样，形成的反馈控制环路，从而达到保护电池，同时兼顾电机驱动的功能要求，以解决防止电压不稳定造成电池和驱动器不适配造成电池损坏的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，包括母线电流、母线电压、卡尔曼滤波器、PID滤波器一、运算器一、PID滤波器二、PWM发生器、目标速度信号器、运算器二、PID滤波器三、运算器三、PARK变换器、位置变换器、CLARK变换器、电池、电机驱动器和无刷电机，所述母线电流电性连接卡尔曼滤波器，所述母线电流和卡尔曼滤波器之间串联母线电压，所述卡尔曼滤波器电性连接运算器一，所述运算器一电性连接PID滤波器二，所述PID滤波器二电性连接PWM发生器，所述PWM发生器电性连接无刷电机。
优选的，所述运算器一电性连接PID滤波器一，所述PID滤波器一电性连接运算器三，所述运算器三电性连接PID滤波器三，所述PID滤波器三电性连接运算器二，所述运算器二电性连接目标速度信号器。
优选的，所述无刷电机串联CLARK变换器，所述CLARK变换器电性连接PARK变换器，所述PARK变换器电性连接运算器三。
优选的，所述无刷电机电性连接位置变换器，所述位置变换器电性连接PARK变换器，所述位置变换器电性连接PID滤波器三。
优选的，所述电池电性连接电机驱动器，所述电机驱动器串联无刷电机。
优选的，所述运算器一、运算器二和运算器三在闭合电路中互换位置不改变根本原理不影响使用。
本实用新型的有益效果是：
通过增加电池母线电压，母线电流采样形成的反馈控制环路，达到保护电池，同时兼顾电机驱动的功能要求，避免在电池供电的驱动系统中，忽然掉电从而影响到使用安全和电池寿命，提高了设备的使用安全性和提高了电池的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型提供的无刷电机供电结构示意图；
图2为本实用新型提供的控制逻辑图。
图中：母线电流1、母线电压2、卡尔曼滤波器3、PID滤波器一4、运算器一5、PID滤波器二6、PWM发生器7、目标速度信号器8、运算器二9、PID滤波器三10、运算器三11、PARK变换器12、位置变换器13、CLARK变换器14、锂电池15、电机驱动器16、无刷电机17。
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说明，应当理解，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。
参照附图1-2，本实用新型提供的一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，包括母线电流1、母线电压2、卡尔曼滤波器3、PID滤波器一4、运算器一5、PID滤波器二6、PWM发生器7、目标速度信号器8、运算器二9、PID滤波器三10、运算器三11、PARK变换器12、位置变换器13、CLARK变换器14、锂电池15、电机驱动器16和无刷电机17，具体的，所述母线电流1电性连接卡尔曼滤波器3，所述母线电流1和卡尔曼滤波器3之间串联母线电压2，所述卡尔曼滤波器3电性连接运算器一5，所述运算器一5电性连接PID滤波器二6，所述PID滤波器二6电性连接PWM发生器7，所述PWM发生器7电性连接无刷电机17；
母线电流1是锂电池15输入端本控制器运行中的总电流，母线电压2是锂电池15输入端采样获得的电压，卡尔曼滤波器3具有计算锂电池不同时刻的电压、电流输出能力，并反馈给运算器一5进行计算，运算器一5具有采集母线电流1、母线电压2，目标速度信号器8和位置变换器13数据适配运算的作用，PID滤波器二6具有计算电路中不同时刻的电压、电流输出能力的作用，并将数据传输给PWM发生器7，PWM发生器7设置为UC3842，PWM发生器7具有对模拟信号电平进行数字编码的作用，通过波的占空比被调制用来对电路中电压、电流模拟信号的电平进行编码，从而调节电路中的电压、电流适配无刷电机17工作所需的额定电压、电流的作用，无刷电机17具有提供动力输出的作用；
进一步地，所述运算器一5电性连接PID滤波器一4，所述PID滤波器一4电性连接运算器三11，所述运算器三11电性连接PID滤波器三10，所述PID滤波器三10电性连接运算器二9，所述运算器二9电性连接目标速度信号器8，具体的，PID滤波器一4具有计算电路中不同时刻的电压、电流输出能力的作用，运算器三11具有采集电路中电流、电压变化数据的作用，目标速度信号器8具有检测电路中电流电压变化的速度的作用，运算器二9通过采集目标速度信号器8和位置变换器13数据运算出驱动所需控制量；
进一步地，所述无刷电机17串联CLARK变换器14，所述CLARK变换器14电性连接PARK变换器12，CLARK变换器14具有预测电流变化和控制的作用，所述PARK变换器12电性连接运算器三11，具体的，PARK变换器12具有将交流坐标系变换为直流坐标系的作用；
进一步地，所述无刷电机17电性连接位置变换器13，所述位置变换器13电性连接PARK变换器12，所述位置变换器13电性连接PID滤波器三10，具体的，通过PID滤波器三10再与CLARK变换器14和PARK变换器12获得驱动的控制量经由运算器三11和PID滤波器三10输出给下一级；
进一步地，所述锂电池15电性连接电机驱动器16，所述电机驱动器16串联无刷电机17，具体的，锂电池15具有提供电能驱动无刷电机17的作用，无刷电机17不能直接接到直流或交流电源上工作，需要使用电机驱动器16控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通过控制脉冲频率来控制无刷电机17转动的速度和加速度，从而达到调速的目的；
进一步地，所述运算器一5、运算器二9和运算器三11在闭合电路中互换位置不改变根本原理不影响使用，具体的，运算器一5、运算器二9和运算器三11工作原理相同。
本实用新型的使用过程如下：在使用本实用新型时本领域技术人员通过将运算器二9采集目标速度信号器8、位置变换器13数据并运算出驱动无刷电机17所需的控制量，然后通过PID滤波器三10再与CLARK变换器14和PARK变换器12获得驱动的控制量经由运算器三11和PID滤波器三10输出给下一级，继续和由母线电流1、母线电压2通过卡尔曼滤波器3计算出锂电池15输出能力通过运算器一5和PID滤波器二6输出给PWM发生器7，从而使得锂电池15自适应驱动无刷电机17。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，包括母线电流(1)、母线电压(2)、卡尔曼滤波器(3)、PID滤波器一(4)、运算器一(5)、PID滤波器二(6)、PWM发生器(7)、目标速度信号器(8)、运算器二(9)、PID滤波器三(10)、运算器三(11)、PARK变换器(12)、位置变换器(13)、CLARK变换器(14)、锂电池(15)、电机驱动器(16)和无刷电机(17)，其特征在于：所述母线电流(1)电性连接卡尔曼滤波器(3)，所述母线电流(1)和卡尔曼滤波器(3)之间串联母线电压(2)，所述卡尔曼滤波器(3)电性连接运算器一(5)，所述运算器一(5)电性连接PID滤波器二(6)，所述PID滤波器二(6)电性连接PWM发生器(7)，所述PWM发生器(7)电性连接无刷电机(17)。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，其特征在于：所述运算器一(5)电性连接PID滤波器一(4)，所述PID滤波器一(4)电性连接运算器三(11)，所述运算器三(11)电性连接PID滤波器三(10)，所述PID滤波器三(10)电性连接运算器二(9)，所述运算器二(9)电性连接目标速度信号器(8)。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，其特征在于：所述无刷电机(17)串联CLARK变换器(14)，所述CLARK变换器(14)电性连接PARK变换器(12)，所述PARK变换器(12)电性连接运算器三(11)。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，其特征在于：所述无刷电机(17)电性连接位置变换器(13)，所述位置变换器(13)电性连接PARK变换器(12)，所述位置变换器(13)电性连接PID滤波器三(10)。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，其特征在于：所述锂电池(15)电性连接电机驱动器(16)，所述电机驱动器(16)串联无刷电机(17)。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池自适应直流无刷电机驱动器，其特征在于：所述运算器一(5)、运算器二(9)和运算器三(11)在闭合电路中互换位置不改变根本原理不影响使用。
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