CN220342235U - 一种兼容多种调速模式的电机控制器及永磁电机 - Google Patents

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张�杰
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孙海荣
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Abstract

本实用新型公开了一种兼容多种调速模式的电机控制器及永磁电机，包括主控微处理器和接口电路，接口电路包括接口微处理器、通讯信号处理电路、PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路和光耦，外部的一路调速信号作为PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路的共同输入端，PWM调速信号处理电路的输出端经过光耦隔离后输入到主控微处理器的信号输入端；电流调速信号处理电路的输出端连接到接口微处理器的输入端；VSP调速信号处理电路的输出端连接到接口微处理器的输入端；接口微处理器的其中一个输出端输出PWM信号经过光耦隔离后输入到主控微处理器的信号输入端；它输入控制线少，降低了成本，产品可靠性高。

Description

一种兼容多种调速模式的电机控制器及永磁电机
技术领域：
本实用新型涉及一种兼容多种调速模式的电机控制器及永磁电机。
背景技术：
一般的永磁电机包括电机本体和电机控制器，目前电机控制器包括电源供电电路、接口电路、主控微处理器MCU、逆变电路和转子位置检测电路,电源供电电路为主控微处理器MCU、接口电路、逆变电路和转子位置检测电路供电，转子位置检测电路将电机的转子位置信号送到主控微处理器MCU，主控微处理器MCU输出信号控制逆变电路，逆变电路的输出端连接定子组件的线圈绕组，外部调速信号经过接口电路处理送到主控微处理器MCU，主控微处理器MCU按照接收到转速指令控制电机运行在指定的转速。
随着市场风机电机产品的应用涉及增多，用于控制风机的输入调速信号也多种多样，对于客户同时要求几种输入调速信号共存的方案来说，其引出引线较多，且发生多种输入调速信号一起输入进风机的情况时，风机不好处理确认以哪个输入调速信号为有效。
现有的风机的输入调速信号的技术方案如图1所示，输入调速信号控制方式主要有以下三种；0-10V(VSP信号)电压调速，4-20mA电流调速，PWM信号调速。所以需要三根控制信号线(VSP控制信号线,PWM控制信号线,4-20mA电流控制信号线)，还需要一根地线(GND)，随着发展通讯线使用也越来越多(如RT通讯需要一根通讯线，485最少2根通讯线，232最少4根通讯线，IIC最少2根通讯线等等)。其中：
0-10V的VSP电压调速经过VSP调速信号处理电路处理后输入到接口微处理器MCU，接口微处理器MCU再通过UART通讯将VSP调速信号发送到主控微处理器MCU；
4-20mA的电流调速信号经过电流调速信号处理电路处理后输入到接口微处理器MCU，接口微处理器MCU再通过UART通讯将电流调速信号发送到主控微处理器MCU；
PWM信号经过PWM调速信号处理电路降压处理后，再经过光耦输入到主控微处理器MCU；
通讯信号经过通讯信号处理电路处理后输入到接口微处理器MCU，其主要为上位机(客户端或电脑手机等设备)对接口微处理器MCU或主控微处理器MCU进行通讯读取或控制。
从图1上可以看出其一共引出了最少5根引线用于输入信号(包括1根地线、3根调速信号输入控制线，至少1根通讯线)，且接口微处理器MCU有概率同时接收到电压调速信号和电流调速信号，易发生冲突，同样主控微处理器MCU有概率同时接收到用于控制转速的通讯调速指令信号和PWM调速信号，一样易发生冲突，且引线过多。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种兼容多种调速模式的电机控制器及永磁电机，能解决现有技术中兼容多种调速模式的电机控制器中引线过多、制造成本高、可靠性低的技术问题。
本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种兼容多种调速模式的电机控制器，包括主控微处理器和接口电路，接口电路包括接口微处理器、通讯信号处理电路、PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路和光耦，其特征在于：
外部的通讯信号经过通讯信号处理电路处理输入到接口微处理器，接口微处理器与主控微处理器连接相互通信；
外部的一路调速信号作为PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路的共同输入端，PWM调速信号处理电路的输出端经过光耦隔离后输入到主控微处理器的信号输入端；电流调速信号处理电路的输出端连接到接口微处理器的输入端；VSP调速信号处理电路的输出端连接到接口微处理器的输入端；接口微处理器的其中一个输出端输出PWM信号经过光耦隔离后输入到主控微处理器的信号输入端；
利用输入到接口微处理器的通讯信号来确定调速控制模式，来选择PWM调速或者电流调速或者VSP调速或者通讯指令调速。
上述的电机控制器还包括逆变电路和电机运行参数检测单元，电机运行参数检测单元将电机运行过程中的参数输送到主控微处理器，主控微处理器输出信号控制逆变电路，逆变电路与电机的定子组件的线圈绕组连接。
当通讯信号确定调速控制模式是PWM调速模式时，外部的一路调速信号是PWM信号，PWM信号经过PWM调速信号处理电路处理，再经过光耦隔离进入主控微处理器，此时，接口微处理器不处理电压调速信号和电流调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，所以主控微处理器只能收到一个PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是Vsp调速模式时，外部的一路调速信号是Vsp电压信号，Vsp电压信号经过VSP调速信号处理电路处理后进入到接口微处理器，接口微处理器对VSP电压信号进行转换形成PWM信号输出，接口微处理器输出的PWM信号再经过光耦隔离输入到主控微处理器；此时，接口微处理器不处理电流调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，外部的PWM信号也输入不进来，所以主控微处理器只能收到一个由Vsp电压信号转换的PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是电流调速模式时，外部的一路调速信号是是电流调速信号，电流调速信号经过电流调速信号处理电路处理后进入到接口微处理器，接口微处理器对电流信号进行转换形成PWM信号输出，接口微处理器输出的PWM信号再经过光耦隔离输入到主控微处理器；此时，接口微处理器不处理VSP电压调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，外部的PWM信号也输入不进来，所以主控微处理器只能收到一个由电流调速信号转换的PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是通讯调速模式时，通讯信号作为通讯控制转速指令输入到接口微处理器处理，接口微处理器再将通讯控制转速指令输入到主控微处理器；此时接口微处理器不读取VSP电压调速信号和电流调速信号，且接口微处理器输出的PWM信号置高电平或低电平用于关断光耦后端的输入，所以主板MCU只能收到一个通讯控制转速指令。
外部的通讯信号通过至少一根通讯线输入；外部的一路调速信号通过一根输入控制线输入；地GND通过一根地线输入。
上述的接口微处理器、通讯信号处理电路、PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路和光耦集成在一块子线路板上。
上述的主控微处理器、逆变电路和电机运行参数检测单元集成在一块母线路板上，子线路板插接母线路板上形成电连接。
上述的通讯信号处理电路是RT通讯模块，或者是485通讯模块，或者是232通讯模块，或者是IIC通讯模块。
一种永磁电机，包括电机本体和电机控制器，电机本体包括定子组件和转子组件，其特征在于：所述的电机控制器是上述所述的电机控制器。
本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
1.减少了两根用于调速信号输入的输入控制线，降低了成本。
2.不会发生多种调速信号同时进入到主控微处理器进行处理的情况，提高了产品可靠性。
3.当通讯信号确定调速控制模式是PWM调速模式时，外部的一路调速信号是PWM信号，PWM信号经过PWM调速信号处理电路处理，再经过光耦隔离进入主控微处理器，此时，接口微处理器不处理电压调速信号和电流调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，所以主控微处理器只能收到一个PWM信号；PWM调速信号不经过接口微处理器，当接口微处理器损坏后，仍然可以通过PWM信号驱动风机，提高了产品的可靠性。
4.本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。
附图说明：
图1是现有技术中的电机控制器的接口电路的方框图；
图2是本实用新型实施例一的永磁电机的立体图；
图3是本实用新型实施例一的永磁电机的结构剖视图；
图4是本实用新型实施例一的电机控制器的电路方框图；
图5是图4中接口电路的电路方框图；
图6是本实用新型实施例一的电机控制器去掉接口电路后的电路图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例一:
如图2和图3所示，本实施例所涉及的永磁电机包括电机本体1和电机控制器2，电机本体1包括电机外壳11、定子组件12、转子组件13和转轴14；电机控制器2包括盒体21和安装在盒体21里面的控制线路板22。
如图4、图5和图6所示，本实施例提供的是一种兼容多种调速模式的电机控制器，包括主控微处理器和接口电路，接口电路包括接口微处理器、通讯信号处理电路、PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路和光耦，其特征在于：
外部的通讯信号经过通讯信号处理电路处理输入到接口微处理器，接口微处理器与主控微处理器连接相互通信；
外部的一路调速信号作为PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路的共同输入端，PWM调速信号处理电路的输出端经过光耦隔离后输入到主控微处理器的信号输入端；电流调速信号处理电路的输出端连接到接口微处理器的输入端；VSP调速信号处理电路的输出端连接到接口微处理器的输入端；接口微处理器的其中一个输出端输出PWM信号经过光耦隔离后输入到主控微处理器的信号输入端；
利用输入到接口微处理器的通讯信号来确定调速控制模式，来选择PWM调速或者电流调速或者VSP调速或者通讯指令调速。
主控微处理器和接口微处理器采用单片机MCU，外部的一路调速信号兼容PWM调速信号、0-10V的VSP电压调速信号及4-20mA的电流调速信号，即利用一根输入控制线就可以输入PWM调速信号或者0-10V的VSP电压调速信号或者4-20mA的电流调速信号，兼容性强，减少了两根用于调速信号输入的输入控制线，降低了成本。
上述的电机控制器还包括逆变电路和电机运行参数检测单元，电机运行参数检测单元(即图6中的转子位置测量电路)将电机运行过程中的参数输送到主控微处理器，主控微处理器输出信号控制逆变电路，逆变电路与电机的定子组件的线圈绕组连接。
通讯信号中的前两位数用来确定调速控制模式：00-对应Vsp调速模式，01-对应电流调速模式，02-对应PWM调速模式，03-对应通讯调速模式。
当通讯信号确定调速控制模式是PWM调速模式时，外部的一路调速信号是PWM信号，PWM信号经过PWM调速信号处理电路处理，再经过光耦隔离进入主控微处理器，此时，接口微处理器不处理电压调速信号和电流调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，所以主控微处理器只能收到一个PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是Vsp调速模式时，外部的一路调速信号是Vsp电压信号，Vsp电压信号经过VSP调速信号处理电路处理后进入到接口微处理器，接口微处理器对VSP电压信号进行转换形成PWM信号输出，接口微处理器输出的PWM信号再经过光耦隔离输入到主控微处理器；此时，接口微处理器不处理电流调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，外部的PWM信号也输入不进来，所以主控微处理器只能收到一个由Vsp电压信号转换的PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是电流调速模式时，外部的一路调速信号是是电流调速信号，电流调速信号经过电流调速信号处理电路处理后进入到接口微处理器，接口微处理器对电流信号进行转换形成PWM信号输出，接口微处理器输出的PWM信号再经过光耦隔离输入到主控微处理器；此时，接口微处理器不处理VSP电压调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，外部的PWM信号也输入不进来，所以主控微处理器只能收到一个由电流调速信号转换的PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是通讯调速模式时，通讯信号作为通讯控制转速指令输入到接口微处理器处理(即通讯信号前面两位数是确定调速控制模式，通讯信号的后面几位数作为转速指令，例如通讯信号是03011011，03-对应通讯调速模式，011011是通讯控制转速指令)，接口微处理器再将通讯控制转速指令输入到主控微处理器；此时接口微处理器不读取VSP电压调速信号和电流调速信号，且接口微处理器输出的PWM信号置高电平或低电平用于关断光耦后端的输入，所以主板MCU只能收到一个通讯控制转速指令。
本实用新型不会发生多种调速信号同时进入到主控微处理器进行处理的情况，提高了产品可靠性。当通讯信号确定调速控制模式是PWM调速模式时，外部的一路调速信号是PWM信号，PWM信号经过PWM调速信号处理电路处理，再经过光耦隔离进入主控微处理器，此时，接口微处理器不处理电压调速信号和电流调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，所以主控微处理器只能收到一个PWM信号；PWM调速信号不经过接口微处理器，当接口微处理器损坏后，仍然可以通过PWM信号驱动风机，提高了产品的可靠性。
上述外部的通讯信号通过至少一根通讯线输入；外部的一路调速信号通过一根输入控制线输入；地GND通过一根地线输入。
上述的接口微处理器、通讯信号处理电路、PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路和光耦集成在一块子线路板上。
上述的主控微处理器、逆变电路和电机运行参数检测单元集成在一块母线路板上，子线路板插接母线路板上形成电连接。
上述的通讯信号处理电路是RT通讯模块，或者是485通讯模块，或者是232通讯模块，或者是IIC通讯模块。RT通讯模块需要一根通讯线引出，485通讯模块最少两根通讯线引出，232通讯模块最少4根通讯线引出，IIC通讯模块最少2根通讯线引出。
实施例二：
一种永磁电机，包括电机本体和电机控制器，电机本体包括定子组件和转子组件，其特征在于：所述的电机控制器是实施例一所述的电机控制器。
以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种兼容多种调速模式的电机控制器，包括主控微处理器和接口电路，接口电路包括接口微处理器、通讯信号处理电路、PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路和光耦，其特征在于：
外部的通讯信号经过通讯信号处理电路处理输入到接口微处理器，接口微处理器与主控微处理器连接相互通信；
外部的一路调速信号作为PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路的共同输入端，PWM调速信号处理电路的输出端经过光耦隔离后输入到主控微处理器的信号输入端；电流调速信号处理电路的输出端连接到接口微处理器的输入端；VSP调速信号处理电路的输出端连接到接口微处理器的输入端；接口微处理器的其中一个输出端输出PWM信号经过光耦隔离后输入到主控微处理器的信号输入端；
利用输入到接口微处理器的通讯信号来确定调速控制模式，来选择PWM调速或者电流调速或者VSP调速或者通讯指令调速。
2.根据权利要求1所述的一种兼容多种调速模式的电机控制器，其特征在于：还包括逆变电路和电机运行参数检测单元，电机运行参数检测单元将电机运行过程中的参数输送到主控微处理器，主控微处理器输出信号控制逆变电路，逆变电路与电机的定子组件的线圈绕组连接。
3.根据权利要求2所述的一种兼容多种调速模式的电机控制器，其特征在于：
当通讯信号确定调速控制模式是PWM调速模式时，外部的一路调速信号是PWM信号，PWM信号经过PWM调速信号处理电路处理，再经过光耦隔离进入主控微处理器，此时，接口微处理器不处理电压调速信号和电流调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，所以主控微处理器只能收到一个PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是Vsp调速模式时，外部的一路调速信号是Vsp电压信号，Vsp电压信号经过VSP调速信号处理电路处理后进入到接口微处理器，接口微处理器对VSP电压信号进行转换形成PWM信号输出，接口微处理器输出的PWM信号再经过光耦隔离输入到主控微处理器；此时，接口微处理器不处理电流调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，外部的PWM信号也输入不进来，所以主控微处理器只能收到由Vsp电压信号转换的PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是电流调速模式时，外部的一路调速信号是是电流调速信号，电流调速信号经过电流调速信号处理电路处理后进入到接口微处理器，接口微处理器对电流信号进行转换形成PWM信号输出，接口微处理器输出的PWM信号再经过光耦隔离输入到主控微处理器；此时，接口微处理器不处理VSP电压调速信号，对于通讯调速指令也不进行处理，外部的PWM信号也输入不进来，所以主控微处理器只能收到一个由电流调速信号转换的PWM信号；
当通讯信号确定调速控制模式是通讯调速模式时，通讯信号作为通讯控制转速指令输入到接口微处理器处理，接口微处理器再将通讯控制转速指令输入到主控微处理器；此时接口微处理器不读取VSP电压调速信号和电流调速信号，且接口微处理器输出的PWM信号置高电平或低电平用于关断光耦后端的输入，所以主板MCU只能收到一个通讯控制转速指令。
4.根据权利要求3所述的一种兼容多种调速模式的电机控制器，其特征在于：外部的通讯信号通过至少一根通讯线输入；外部的一路调速信号通过一根输入控制线输入；地GND通过一根地线输入。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种兼容多种调速模式的电机控制器，其特征在于：接口微处理器、通讯信号处理电路、PWM调速信号处理电路、电流调速信号处理电路、VSP调速信号处理电路和光耦集成在一块子线路板上。
6.根据权利要求5所述的一种兼容多种调速模式的电机控制器，其特征在于：主控微处理器、逆变电路和电机运行参数检测单元集成在一块母线路板上，子线路板插接母线路板上形成电连接。
7.根据权利要求3所述的一种兼容多种调速模式的电机控制器，其特征在于：通讯信号处理电路是RT通讯模块，或者是485通讯模块，或者是232通讯模块，或者是IIC通讯模块。
8.一种永磁电机，包括电机本体和电机控制器，电机本体包括定子组件和转子组件，其特征在于：所述的电机控制器是权利要求1至7任一项所述的电机控制器。
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