一種汽車同步電機的控制電路的制作方法

本實用新型屬于電機，尤其涉及一種汽車同步電機的控制電路。

背景技術：

同步電機可分同步發(fā)電機、同步電動機和同步補償機。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，幾乎所有的電能是由同步發(fā)電機生產的；同步電動機應用于大型生產機械的拖動系統(tǒng)中，隨著電力電子技術和計算機控制技術的不斷發(fā)展，變頻調速在同步電動機的調速系統(tǒng)中的實現(xiàn)，使同步電動機的應用場合大為擴大；同步補償機則是空載運行的同步電動機，用以改善電網的功率因數(shù)。

與直流機、異步電動機一樣，同步電動機也是由定子和轉子兩大部分組成。同步電動機的定子與異步電動機的定子結構基本相同，由機座、定子鐵芯、電樞繞組等組成；大型同步電動機，由于尺寸太大，硅鋼片常制成扇形，然后對成圓形；同步電動機的轉子由磁極、轉軸、阻尼繞組、滑環(huán)、電刷等組成，在電刷和滑環(huán)通入直流電勵磁，產生固定磁極。

根據容量大小和轉速高低轉子結構分凸極和隱極兩種；凸極特點：氣隙不均勻，有明顯的磁極，轉子鐵芯短粗，適用于轉速低于1000r/min，極對數(shù)p≥3的電動機；隱極特點：氣隙均勻，無明顯的磁極，轉子鐵芯長細，適用于轉速高于1500r/min，極對數(shù)p≤2的電動機。故現(xiàn)有的汽車電動機，不能同時實現(xiàn)凸極和隱極的優(yōu)點，故在使用過程中，很大程度上限制了車速；另外，現(xiàn)有技術中，當電機高速運行時，轉子的旋轉速度與定子繞組所產生的旋轉磁場的速度不一致，故影響電機的穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述缺陷，本實用新型提出一種汽車同步電機的控制電路，其電路結構簡單，其響應速度快，能實時對車速進行監(jiān)控和調整，汽車同步電機的穩(wěn)定性強。

本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

本實用新型公開一種汽車同步電機的控制電路，其包括供電電路及與供電電路連接的驅動電路、調速控制電路、自鎖電路、速度檢測電路、激勵電路、軸角轉換電路；調速控制電路、速度檢測電路、自鎖電路均連接至汽車同步電機的轉子；速度檢測電路與調速控制電路連接；激勵電路、軸角轉換電路均連接至汽車同步電機的定子；且激勵電路、軸角轉換電路均與調速控制電路連接；調速控制電路包括芯片NE555、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、固態(tài)繼電器KN、電位器RP、二極管VD1、二極管VD2、二極管VD3、雙向二極管VTH和穩(wěn)壓二極管VS；芯片NE555的第一接腳連接至電源的負極、電容C2的一端、電容C1的一端、穩(wěn)壓二極管VS的一端；芯片NE555的第二接腳、第六接腳均連接至電阻R4的一端、電容C2的另一端；芯片NE555的第三接腳連接至電阻R6的一端，電阻R6的另一端連接至固態(tài)繼電器KN的正極；芯片NE555的第四接腳、第八接腳均連接至二極管VD3的一端、電阻R2的一端、電容C1的另一端、穩(wěn)壓二極管VS的另一端；芯片NE555的第七接腳連接至電阻R3的一端、電阻R2的另一端、二極管VD1的一端；電阻R3的另一端連接至二極管VD2的一端；二極管VD2的另一端連接至電位器RP的第一固定端；二極管VD1的另一端連接至電位器RP的第二固定端；電阻R4的另一端連接至電位器RP的動觸點；二極管VD3的另一端連接至電阻R1的一端、電容C3的一端；電阻R1的另一端連接至汽車同步電機的一端；汽車同步電機的另一端連接至雙向二極管VTH的一端；雙向二極管VTH的另一端連接至電源的負極；電容C3的另一端連接至電源的正極；電阻R5的一端連接至固態(tài)繼電器KN的第一交流輸入端，其另一端連接至電源的負極；固態(tài)繼電器KN的負極、第二交流輸入端均連接至電源的負極。

其中，速度檢測電路包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、光電耦合器U1、三極管Q1和供電電源PS；電阻R1的一端、電阻R2的一端、電阻R3的一端均連接至電源的正極；電阻R1的另一端連接至光電耦合器U1的第一接腳；光電耦合器U1的第四接腳連接至電阻R2的另一端、電阻R4的一端；電阻R4的另一端連接至三極管Q1的基極；三極管Q1的集電極連接至電阻R3的另一端、供電電源PS的第一接腳；光電耦合器U1的第二接腳、第三接腳、三極管Q1的發(fā)射極、供電電源PS的第二接腳均接地。

其中，自鎖電路包括停止按鈕SB1、啟動按鈕SB2、隔離開關QS、接觸器KM1、交流接觸器KM2、熱繼電器FR1、熱繼電器FR2、熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FV1、熔斷器FV2和熔斷器FW1；交流接觸器KM2包括交流接觸器KMU3、交流接觸器KMV3和交流接觸器KMW3；隔離開關QS包括隔離開關QS1、隔離開關QS2和隔離開關QS3；汽車電動機的進線接線三相電源分別連接至熱繼電器FR1的一端，熱繼電器FR1的另一端分別連接至交流接觸器KMU3、交流接觸器KMV3、交流接觸器KMW3的一端；交流接觸器KMU3的另一端連接至熔斷器FU1的一端、熔斷器FU2的一端；交流接觸器KMV3的另一端連接至熔斷器FV1的一端、熔斷器FV2的一端；交流接觸器KMW3的另一端連接至熔斷器FW1的一端；熔斷器FU1的另一端通過隔離開關QS1連接至相線L1；熔斷器FV1的另一端通過隔離開關QS2連接至相線L2；熔斷器FW1的另一端通過隔離開關QS3連接至相線L3；熔斷器FU2的另一端連接至熱繼電器FR2的一端；熱繼電器FR2的另一端連接至停止按鈕SB1的一端；停止按鈕SB1的另一端連接至啟動按鈕SB2的一端、接觸器KM1的一端；啟動按鈕SB2的另一端、接觸器KM1的另一端均連接至熔斷器FV2的另一端。

其中，供電電路包括芯片LM2940、電容C4、電容C5、二極管D1、電阻R7、跳線連接器JP5和發(fā)光二極管LED1；芯片LM2940的第一接腳連接至電容C1的一端、跳線連接器JP5的第二接腳；芯片LM2940的第三接腳連接至電阻R7的一端、電容C2的一端；電阻R7的另一端連接至二極管D1的一端；芯片LM2940的第二接腳、跳線連接器JP5的第一接腳、電容C1的另一端、電容C2的另一端、二極管D1的另一端均接地。

其中，汽車同步電機的控制電路進一步包括過壓保護電路，過壓保護電路連接至電源電路、驅動電路。

其中，激勵電路包括電阻R0、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電位器R5、二極管D2、二極管D3、電容C0、電容C6和運算放大器OPA544；運算放大器OPA544的第一接腳連接至電阻R0的一端、電容C6的一端、電阻R12的一端；運算放大器OPA544的第二接腳連接至電阻R13的一端、電阻R14的一端、電阻R15的一端；運算放大器OPA544的第三接腳連接至電源的負極；運算放大器OPA544的第五接腳連接至電源的正極；電容C6的另一端、電阻R12的另一端、電阻R13的另一端均接地；電阻R0的另一端連接至電容C0的一端；電容C0的另一端連接至電位器R5的第一固定端；電阻R15的另一端連接至電位器R5的第二固定端、電位器R5的動觸點；電阻R14的另一端連接至二極管D2的一端、二極管D3的一端；二極管D2的另一端、二極管D3的另一端均連接至電容C0的另一端；運算放大器OPA544的第四接腳連接至驅動電路。

其中，軸角轉換電路包括芯片AD2S83、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容C11、電容C12、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23和電阻R24；芯片AD2S83的第一接腳連接至電容C9的一端、電阻R19的一端；電容C9的另一端連接至運算放大器OPA544的第四接腳；電阻R19的另一端連接至電阻R24的一端；芯片AD2S83的第二接腳連接至電容C8的一端、電阻R18的一端、電容C7的一端；芯片AD2S83的第三接腳連接至電阻R17的一端；電阻R17的另一端連接至電容C7的另一端；電容C8的另一端連接至電阻R18的另一端；芯片AD2S83的第四十三接腳連接至電阻R24的另一端；芯片AD2S83的第四十四接腳連接至電阻R20的一端；電阻R20的另一端連接至電容C10的一端、電容C11的一端；電容C11的另一端連接至電阻R21的一端；電阻R21的另一端、電容C10的另一端均連接至芯片AD2S83的第四十二接腳；電阻R22的一端連接至芯片AD2S83的第四十二接腳，其另一端連接至電阻R23的一端、芯片AD2S83的第四十一接腳；電阻R23的另一端連接至電容C12的一端，電容C12的另一端接地。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點：

本實用新型通過設置速度檢測電路和調速控制電路，實時對轉子的轉速進行檢測和調整，使轉子的轉速與定子繞組所產生的旋轉磁場的速度相匹配，提高汽車同步電機的工作效率；且保證汽車同步電機工作的穩(wěn)定性，保證其電壓越高運轉速度也越快。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型調速控制電路的電路圖。

圖2為本實用新型速度檢測電路的電路圖。

圖3為本實用新型自鎖電路的電路圖。

圖4為本實用新型供電電路的電路圖。

圖5為本實用新型激勵電路的電路圖。

圖6為本實用新型軸角轉換電路的電路圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

參照圖1至圖6，本實用新型公開一種汽車同步電機的控制電路，其包括供電電路及與供電電路連接的驅動電路、調速控制電路、自鎖電路、速度檢測電路、激勵電路、軸角轉換電路；調速控制電路、速度檢測電路、自鎖電路均連接至汽車同步電機的轉子；速度檢測電路與調速控制電路連接；激勵電路、軸角轉換電路均連接至汽車同步電機的定子；且激勵電路、軸角轉換電路均與調速控制電路連接；調速控制電路包括芯片NE555、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、固態(tài)繼電器KN、電位器RP、二極管VD1、二極管VD2、二極管VD3、雙向二極管VTH和穩(wěn)壓二極管VS；芯片NE555的第一接腳連接至電源的負極、電容C2的一端、電容C1的一端、穩(wěn)壓二極管VS的一端；芯片NE555的第二接腳、第六接腳均連接至電阻R4的一端、電容C2的另一端；芯片NE555的第三接腳連接至電阻R6的一端，電阻R6的另一端連接至固態(tài)繼電器KN的正極；芯片NE555的第四接腳、第八接腳均連接至二極管VD3的一端、電阻R2的一端、電容C1的另一端、穩(wěn)壓二極管VS的另一端；芯片NE555的第七接腳連接至電阻R3的一端、電阻R2的另一端、二極管VD1的一端；電阻R3的另一端連接至二極管VD2的一端；二極管VD2的另一端連接至電位器RP的第一固定端；二極管VD1的另一端連接至電位器RP的第二固定端；電阻R4的另一端連接至電位器RP的動觸點；二極管VD3的另一端連接至電阻R1的一端、電容C3的一端；電阻R1的另一端連接至汽車同步電機的一端；汽車同步電機的另一端連接至雙向二極管VTH的一端；雙向二極管VTH的另一端連接至電源的負極；電容C3的另一端連接至電源的正極；電阻R5的一端連接至固態(tài)繼電器KN的第一交流輸入端，其另一端連接至電源的負極；固態(tài)繼電器KN的負極、第二交流輸入端均連接至電源的負極。

本實用新型調速控制電路的工作原理為：220V交流電壓經C3降壓、VD3整流、C1濾波和VS穩(wěn)壓后，為芯片NE555提供+12V直流工作電壓。超低頻振蕩器通電工作后，從芯片NE555的3腳輸出頻率為1Hz左右的超低頻脈沖信號。此脈沖信號加在固態(tài)繼電器KN的控制端(正端)，通過控制KN的通與斷(脈沖信號為正脈沖時，KN導通；脈沖信號為負脈沖時，KN截止)，來控制VTH的導通角。調節(jié)RP的阻值，可改變芯片NE555的3腳輸出脈沖信號的占空比。脈沖信號的占空比越大，在單位時間內VTH的導通時間就越長，電動機的工作電壓越高運轉速度也越快。

其中，速度檢測電路包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、光電耦合器U1、三極管Q1和供電電源PS；電阻R1的一端、電阻R2的一端、電阻R3的一端均連接至電源的正極；電阻R1的另一端連接至光電耦合器U1的第一接腳；光電耦合器U1的第四接腳連接至電阻R2的另一端、電阻R4的一端；電阻R4的另一端連接至三極管Q1的基極；三極管Q1的集電極連接至電阻R3的另一端、供電電源PS的第一接腳；光電耦合器U1的第二接腳、第三接腳、三極管Q1的發(fā)射極、供電電源PS的第二接腳均接地。本實用新型速度檢測電路用于電機轉速的測量，以便提高電動機的工作效率。

其中，自鎖電路包括停止按鈕SB1、啟動按鈕SB2、隔離開關QS、接觸器KM1、交流接觸器KM2、熱繼電器FR1、熱繼電器FR2、熔斷器FU1、熔斷器FU2、熔斷器FV1、熔斷器FV2和熔斷器FW1；交流接觸器KM2包括交流接觸器KMU3、交流接觸器KMV3和交流接觸器KMW3；隔離開關QS包括隔離開關QS1、隔離開關QS2和隔離開關QS3；汽車電動機的進線接線三相電源分別連接至熱繼電器FR1的一端，熱繼電器FR1的另一端分別連接至交流接觸器KMU3、交流接觸器KMV3、交流接觸器KMW3的一端；交流接觸器KMU3的另一端連接至熔斷器FU1的一端、熔斷器FU2的一端；交流接觸器KMV3的另一端連接至熔斷器FV1的一端、熔斷器FV2的一端；交流接觸器KMW3的另一端連接至熔斷器FW1的一端；熔斷器FU1的另一端通過隔離開關QS1連接至相線L1；熔斷器FV1的另一端通過隔離開關QS2連接至相線L2；熔斷器FW1的另一端通過隔離開關QS3連接至相線L3；熔斷器FU2的另一端連接至熱繼電器FR2的一端；熱繼電器FR2的另一端連接至停止按鈕SB1的一端；停止按鈕SB1的另一端連接至啟動按鈕SB2的一端、接觸器KM1的一端；啟動按鈕SB2的另一端、接觸器KM1的另一端均連接至熔斷器FV2的另一端。

本實用新型自鎖電路的主電路和點動控制的主電路大致相同，但在控制電路中又串接了一個停止按鈕SB1，在啟動按鈕SB2的兩端并接了接觸器KM的一對常開輔助觸頭；接觸器自鎖正轉控制線路不但能使電動機連續(xù)運轉，還具有欠壓和失壓(或零壓)保護作用，其主要由按鈕開關SB(起停電動機使用)、交流接觸器KM(用做接通和切斷電動機的電源以及失壓和欠壓保護等)、熱繼電器(用做電動機的過載保護)等組成；

本實用新型自鎖電路的控制原理是：當按下啟動按鈕SB2后，電源U1相通過熱繼電器FR動斷接點、停止按鈕SB1的動斷接點、啟動按鈕SB2動合接點及交流接觸器KM的線圈接通電源V1相，使交流接觸器線圈帶電而動作，其主觸頭閉合使電動機轉動；同時，交流接觸器KM的常開輔助觸頭短接了啟動按鈕SB2的動合接點，保持交流接觸器線圈始終處于帶電狀態(tài)，實現(xiàn)自鎖(自保)；與啟動按鈕SB2并聯(lián)起自鎖作用的常開輔助觸頭稱為自鎖觸頭(或自保觸頭)。

其中，供電電路包括芯片LM2940、電容C4、電容C5、二極管D1、電阻R7、跳線連接器JP5和發(fā)光二極管LED1；芯片LM2940的第一接腳連接至電容C1的一端、跳線連接器JP5的第二接腳；芯片LM2940的第三接腳連接至電阻R7的一端、電容C2的一端；電阻R7的另一端連接至二極管D1的一端；芯片LM2940的第二接腳、跳線連接器JP5的第一接腳、電容C1的另一端、電容C2的另一端、二極管D1的另一端均接地。本實用新型供電電路用于給驅動電路的芯片供電，驅動電路的工作電壓均為直流，電壓有7.2V和5V兩種，智能車的供電是由7.2V的電池供給的，所以需要7.2V變?yōu)?V的電路；直流電壓變換的芯片有很多，比如常用的7805三端穩(wěn)壓芯片，考慮到電源的電壓7.2V和需要的工作電壓5V之間的壓差只有2.2V，如果用7805穩(wěn)壓，需要輸入和輸出電壓差要有3V以上，7805不能滿足要求；LM2940的輸入和輸出電壓差可以只有1.0V左右，故選用LM2940作為穩(wěn)壓器件，電路圖如圖4所示。管腳1接電池的正端，同時和地之間接入濾波電容，提高輸入電壓的穩(wěn)定性。2腳是地，節(jié)電池的負端；3腳是5V輸出端和地之間接入的濾波電容，減少雜波的輸出。

其中，汽車同步電機的控制電路進一步包括過壓保護電路，過壓保護電路連接至電源電路、驅動電路。本實用新型過壓保護電路和驅動電路均使用本領域技術人員常用的電路即可。

其中，激勵電路包括電阻R0、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電位器R5、二極管D2、二極管D3、電容C0、電容C6和運算放大器OPA544；運算放大器OPA544的第一接腳連接至電阻R0的一端、電容C6的一端、電阻R12的一端；運算放大器OPA544的第二接腳連接至電阻R13的一端、電阻R14的一端、電阻R15的一端；運算放大器OPA544的第三接腳連接至電源的負極；運算放大器OPA544的第五接腳連接至電源的正極；電容C6的另一端、電阻R12的另一端、電阻R13的另一端均接地；電阻R0的另一端連接至電容C0的一端；電容C0的另一端連接至電位器R5的第一固定端；電阻R15的另一端連接至電位器R5的第二固定端、電位器R5的動觸點；電阻R14的另一端連接至二極管D2的一端、二極管D3的一端；二極管D2的另一端、二極管D3的另一端均連接至電容C0的另一端；運算放大器OPA544的第四接腳連接至驅動電路。本實用新型激勵電路采用文氏振蕩電路結構，增加二極管D2、D3進行穩(wěn)幅，采用高電壓大電流運算放大器OPA544同時完成振蕩以及驅動功能。

其中，軸角轉換電路包括芯片AD2S83、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電容C11、電容C12、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23和電阻R24；芯片AD2S83的第一接腳連接至電容C9的一端、電阻R19的一端；電容C9的另一端連接至運算放大器OPA544的第四接腳；電阻R19的另一端連接至電阻R24的一端；芯片AD2S83的第二接腳連接至電容C8的一端、電阻R18的一端、電容C7的一端；芯片AD2S83的第三接腳連接至電阻R17的一端；電阻R17的另一端連接至電容C7的另一端；電容C8的另一端連接至電阻R18的另一端；芯片AD2S83的第四十三接腳連接至電阻R24的另一端；芯片AD2S83的第四十四接腳連接至電阻R20的一端；電阻R20的另一端連接至電容C10的一端、電容C11的一端；電容C11的另一端連接至電阻R21的一端；電阻R21的另一端、電容C10的另一端均連接至芯片AD2S83的第四十二接腳；電阻R22的一端連接至芯片AD2S83的第四十二接腳，其另一端連接至電阻R23的一端、芯片AD2S83的第四十一接腳；電阻R23的另一端連接至電容C12的一端，電容C12的另一端接地。本實用新型軸角轉換電路采用軸角變換專用芯片AD2S83將旋轉變壓器調制信號轉化為數(shù)字轉角信號；AD2S系列芯片為單片II型跟蹤型軸角數(shù)字轉換器，旋變正余弦信號交流誤差經R17、R18、C7、C8構成二階高頻濾波器后，進行相敏解調，最終聲場10-16bit數(shù)字轉角信號。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。