專利名稱：三相運行直流無刷電動機控制器的制作方法
技術領域：
三相運行直流無刷電動機控制器技術領域[0001]本實用新型涉及一種直流無刷電動機控制器，尤其是一種三相運行直流無刷電動機控制器。
背景技術：
[0002]隨著環境問題、能源問題日益嚴峻，為減少對環境的污染，降低能源的消耗，節能減排成為全球趨勢，在這種形勢下，利用電動機驅動的電動汽車代替傳統燃油、燃氣的交通工具，進而降低交通工具的能耗，具有重大的意義。電動汽車中的電動機是動力系統的核心部件，該電動機一般都采用三相直流無刷直流電動機，從而對它的控制效果對整車性能高低至關重要。然而目前電動汽車的三相直流無刷直流電動機控制器均處于研發階段，產品較少，且技術不成熟。目前，廣泛使用的三相直流無刷直流電動機控制器，大多是始終控制直流無刷電動機三相繞組中的兩相繞組通電運行，恒有一相電磁繞組脫電懸空，類似于對單相交流電機的控制器，因而直流無刷電動機的效能不能充分利用，而且使得三相直流無刷電動機在運行中，當直流無刷電動機換向時出現脫電死區，對使用帶來安全隱患，并使被控制的直流無刷電動機功率較低。發明內容[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種三相運行直流無刷電動機控制器，它結構簡單，控制準確，能控制直流無刷電動機的三相繞組通電運行，突破現有直流無刷電動機兩相運行瓶頸，消除直流無刷電動機換向時的脫電死區，提高直流無刷電動機功率。[0004]本實用新型采用了如下技術方案:一種三相運行直流無刷電動機控制器，其特征是包括邏輯控制電路、三相輸電逆變橋電路、轉子位置檢測電路，所述的邏輯控制電路輸入端與轉子位置檢測電路輸出端連接，邏輯控制電路輸出端口與三相輸電逆變橋電路控制輸入端口連接，所述三相輸電逆變橋電路輸出端口分別與直流無刷電動機的三相繞組連接，轉子位置檢測電路設于直流無刷電動機定子上。[0005]前述的邏輯控制電路包括六個反向器、三個與非門和電平轉換器；第一反相器、第二反相器、第三反相器構成上橋控制器，第四反相器、第五反相器、第六反相器和三個與非門構成下橋控制器；六個反向器的輸入端及三個與非門的一個輸入端分別與轉子位置檢測電路輸出端連接，三個與非門的另一個輸入端分別與第四反相器、第五反相器、第六反相器的輸出端連接，三個與非門的時鐘脈沖信號輸入端分別與外設的脈寬調制器輸出端連接；第一反相器、第二反相器、第三反相器輸出端和三個與非門輸出端分別與所述電平轉換器的輸入端口連接，電平轉換器輸出端口分別與所述三相輸電逆變橋電路的上下橋控制輸入端口連接。[0006]前述的三相輸電逆變橋電路包括六個場效應管和外圍兀器件；第一場效應管、第三場效應管和第五場效應管構成三相輸電逆變橋電路的上橋，第二場效應管、第四場效應管和第六場效應管構成三相輸電逆變橋電路的下橋；第一場效應管、第三場效應管和第五場效應管的源極分別與第二場效應管、第四場效應管和第六場效應管的漏極連接，其共接點分別與直流無刷電動機的三相繞組連接；六個場效應管的控制柵分別與所述電平轉換器輸出端口及直流電源正極端連接，第一場效應管、第三場效應管和第五場效應管的漏極分別與直流電源正極端連接，第二場效應管、第四場效應管和第六場效應管的源極分別與直流電源負極端連接。前述的轉子位置檢測電路采用霍爾位置傳感器，該霍爾位置傳感器的輸出端分別與所述邏輯控制電路中六個反向器的輸入端連接。按本實用新型提供的三相運行直流無刷電動機控制器，邏輯控制電路可采用單片機、可編程邏輯器件、集成電路器件或開發的專用芯片，具有信號收集、分配、驅動、控制、保護等功能，三相輸電逆變橋電路采用場效應管或三極管功率開關器件，在控制直流無刷電動機運行時，由轉子位置檢測電路檢測到的轉子位置信號輸出給邏輯控制電路，經邏輯控制電路處理后，傳輸給三相輸電逆變橋電路，控制驅動三相輸電逆變橋電路中上下橋功率開關器件的通斷，從而實現直流無刷電動機三相繞組同時通電狀態下正常運行，突破現有直流無刷電動機兩相運行瓶頸，釋放出直流無刷電動機始終有一相懸空電磁繞組的潛能，使被控直流無刷電動機功率增大一倍以上，并能保證三相輸電逆變橋電路上下橋器件工作時不直接導通。按本實用新型提供的三相運行直流無刷電動機控制器，其結構簡單，控制準確，能控制直流無刷電動機的三相繞組通電運行，突破現有直流無刷電動機兩相運行瓶頸，消除直流無刷電動機換向時的脫電死區，提高直流無刷電動機功率。
本實用新型上述結構可通過附圖所提供的非限定性實施例進一步說明。圖1為本實用新型的電路框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
下面參照附圖說明本實用新型的實施方案。在圖1所示的實施方案中，一種三相運行直流無刷電動機控制器，包括邏輯控制電路1、三相輸電逆變橋電路2、轉子位置檢測電路3，所述的邏輯控制電路I輸入端與轉子位置檢測電路3輸出端連接，邏輯控制電路I輸出端口與三相輸電逆變橋電路2控制輸入端口連接，所述三相輸電逆變橋電路2輸出端口分別與直流無刷電動機的三相繞組4連接，轉子位置檢測電路3設于直流無刷電動機定子上。所述邏輯控制電路可采用單片機、可編程邏輯器件、集成電路器件或開發的專用芯片，具有信號收集、分配、驅動、控制、保護等功能，三相輸電逆變橋電路采用場效應管或三極管功率開關器件。在控制直流無刷電動機運行時，由轉子位置檢測電路檢測到的轉子位置信號輸出給邏輯控制電路，經邏輯控制電路處理后，傳輸給三相輸電逆變橋電路，控制驅動三相輸電逆變橋電路中上下橋功率開關器件的通斷，從而實現直流無刷電動機三相繞組同時通電狀態下正常運行。在圖2所示的實施例中，前述的邏輯控制電路I包括六個反向器U1-U6、三個與非門U7、U8、U9和電平轉換器UlO ;第一反相器Ul、第二反相器U2、第三反相器U3構成上橋控制器，第四反相器U4、第五反相器U5、第六反相器U6和三個與非門U7、U8、U9構成下橋控制器；六個反向器U1-U6的輸入端及三個與非門U7、U8、U9的一個輸入端分別與轉子位置檢測電路3輸出端連接，三個與非門U7、U8、U9的另一個輸入端分別與第四反相器U4、第五反相器U5、第六反相器U6的輸出端連接,三個與非門U7、U8、U9的時鐘脈沖信號輸入端分別與外設的脈寬調制器PWM輸出端連接；第一反相器U1、第二反相器U2、第三反相器U3輸出端和三個與非門U7、U8、U9輸出端分別與所述電平轉換器UlO的輸入端口連接，電平轉換器UlO輸出端口分別與所述三相輸電逆變橋電路2的上下橋控制輸入端口連接。六個反向器U1-U6和三個與非門U7、U8、U9分別采用CD4609六反向器和CD4023三與非門邏輯電路，電平轉換器UlO采用ULN2003電平反向器邏輯電路，將接收到的轉子位置檢測電路檢測到的轉子位置信號，經邏輯控制電路處理后產生循環信號，傳輸給三相輸電逆變橋電路，控制驅動三相輸電逆變橋電路中上下橋功率開關器件的通斷，控制直流無刷電動機三相繞組同時通電狀態下正常運行。[0014]在圖2所示的實施例中，前述的三相輸電逆變橋電路2包括六個場效應管Q1-Q6和外圍兀器件；第一場效應管Q1、第三場效應管Q3和第五場效應管Q5構成三相輸電逆變橋電路2的上橋,第二場效應管Q2、第四場效應管Q4和第六場效應管Q6構成三相輸電逆變橋電路2的下橋；第一場效應管Q1、第三場效應管Q3和第五場效應管Q5的源極分別與第二場效應管Q2、第四場效應管Q4和第六場效應管Q6的漏極連接，其共接點分別與直流無刷電動機的三相繞組4連接；六個場效應管Q1-Q6的控制柵分別與所述電平轉換器UlO輸出端口及直流電源E正極端連接，第一場效應管Q1、第三場效應管Q3和第五場效應管Q5的漏極分別與直流電源E正極端連接，第二場效應管Q2、第四場效應管Q4和第六場效應管Q6的源極分別與直流電源E負極端連接。轉子位置信號傳輸給具有綜合邏輯功能的電路進行處理，產生循環信號驅動三相輸電逆變橋電路中上下橋功率開關器件的通斷，上橋由高電平控制，下橋由低電平控制。[0015]如圖2所示直流無刷電動機電磁線圈依功率開關器件導通形成通電回路，假如某一時刻第一場效應管Ql和第四場效應管Q4導通為起始點(即記為場效應管Ql、Q4導通，以下類同)，隨著工作時直流無刷電動機轉子的轉動，功率開關器件導通順序為:[0016]場效應管Ql、Q4導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為A-B和A_C_B ；[0017]場效應管Ql、Q4、Q6導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為A_B、A_C_B和A-C ；[0018]場效應管Ql、Q6導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為A-B-C和A-C ；[0019]場效應管Ql、Q3、Q6導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為A_C、B_C和A-B-C ；[0020]場效應管Q3、Q6導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為B-C和B_A_C ；[0021]場效應管Q3、Q6、Q2導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為B_C、B_A和B-A-C ；[0022]場效應管Q3、Q2導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為B-A和B_C_A ；[0023]場效應管Q3、Q5、Q2導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為B_A、C_A和B-C-A ；[0024]場效應管Q5、Q2導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為C-A和C_B_A ；[0025]場效應管Q5、Q4、Q2導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為C_A、C-B和C-B-A ；場效應管Q5、Q4導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為C-B和C_A_B ；場效應管Ql、Q5、Q4導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為C_B、A-B和C-A-B ；場效應管Q1、Q4導通，直流無刷電動機電磁線圈電流流向為A-B和A_C_B循環到導通起始點。所述的直流無刷電動機電磁線圈依功率開關器件導通形成通電回路，并且直流無刷電動機的三組電磁線圈均通電。直流無刷電動機電磁線圈依功率開關器件依次導通的場效應管Ql、Q4、場效應管Ql、Q6、場效應管Q3、Q6、場效應管Q3、Q2導通、場效應管Q5、Q2導通及場效應管Q5、Q4，它們導通的時段為磁場換向過渡區，沒有換向脫電死區。圖2所示邏輯控制電路I，利用上橋開關器件驅動信號封鎖同側下橋開關器件，保障系統安全。前述的轉子位置檢測電路3采用霍爾位置傳感器，該霍爾位置傳感器的輸出端分別與所述邏輯控制電路I中六個反向器U1-U6的輸入端連接。綜上所述本實用新型完成了三相運行直流無刷電動機控制器的設計目的，提供了一個簡單、實用、準確、可靠的三相運行直流無刷電動機控制器，突破了現有直流無刷電動機兩相運行瓶頸，釋放出直流無刷電動機始終有一相懸空電磁繞組的潛能，根除了直流無刷電動機換向時的脫電死區。上述實施例也僅是用于說明本實用新型，不是對本實用新型的限制，在本實用新型的構思前提下對本實用新型的改進，都屬于本實用新型權利要求保護的范圍。
權利要求1.一種三相運行直流無刷電動機控制器，其特征是包括邏輯控制電路(I)、三相輸電逆變橋電路(2)、轉子位置檢測電路(3)，所述的邏輯控制電路(I)輸入端與轉子位置檢測電路(3)輸出端連接，邏輯控制電路(I)輸出端口與三相輸電逆變橋電路(2)控制輸入端口連接，所述三相輸電逆變橋電路⑵輸出端口分別與直流無刷電動機的三相繞組⑷連接，轉子位置檢測電路(3)設于直流無刷電動機定子上。
2.根據權利要求1所述的三相運行直流無刷電動機控制器，其特征是前述的邏輯控制電路(I)包括六個反向器(U1-U6)、三個與非門(U7、U8、U9)和電平轉換器(UlO);第一反相器(Ul)、第二反相器(U2)、第三反相器(U3)構成上橋控制器，第四反相器(U4)、第五反相器(U5)、第六反相器(U6)和三個與非門(U7、U8、U9)構成下橋控制器；六個反向器(U1-U6)的輸入端及三個與非門(U7、U8、U9)的一個輸入端分別與轉子位置檢測電路(3)輸出端連接，三個與非門(U7、U8、U9)的另一個輸入端分別與第四反相器(U4)、第五反相器(U5)、第六反相器(U6)的輸出端連接，三個與非門(U7、U8、U9)的時鐘脈沖信號輸入端分別與外設的脈寬調制器(PWM)輸出端連接；第一反相器(Ul)、第二反相器(U2)、第三反相器(U3)輸出端和三個與非門(U7、U8、U9)輸出端分別與所述電平轉換器(UlO)的輸入端口連接，電平轉換器(UlO)輸出端口分別與所述三相輸電逆變橋電路(2)的上下橋控制輸入端口連接。
3.根據權利要求1所述的三相運行直流無刷電動機控制器，其特征是前述的三相輸電逆變橋電路⑵包括六個場效應管(Q1-Q6)和外圍兀器件；第一場效應管(Ql)、第三場效應管(Q3)和第五場效應管(Q5)構成三相輸電逆變橋電路(2)的上橋,第二場效應管(Q2)、第四場效應管(Q4)和第六場效應管(Q6)構成三相輸電逆變橋電路(2)的下橋；第一場效應管(Ql)、第三場效應管(Q3)和第五場效應管(Q5)的源極分別與第二場效應管(Q2)、第四場效應管(Q4)和第六場效應管(Q6)的漏極連接，其共接點分別與直流無刷電動機的三相繞組(4)連接；六個場效應管(Q1-Q6)的控制柵分別與所述電平轉換器(UlO)輸出端口及直流電源(E)正極端連接，第一場效應管(Ql)、第三場效應管(Q3)和第五場效應管(Q5)的漏極分別與直流電源(E)正極端連接，第二場效應管(Q2)、第四場效應管(Q4)和第六場效應管(Q6)的源極分別與直流電源(E)負極端連接。
4.根據權利要求1所述的三相運行直流無刷電動機控制器，其特征是前述的轉子位置檢測電路(3)采用霍爾位置傳感器，該霍爾位置傳感器的輸出端分別與所述邏輯控制電路(I)中六個反向器(U1-U6)的輸入端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種直流無刷電動機控制器，尤其是一種三相運行直流無刷電動機控制器，包括邏輯控制電路、三相輸電逆變橋電路、轉子位置檢測電路，所述的邏輯控制電路輸入端與轉子位置檢測電路輸出端連接，邏輯控制電路輸出端口與三相輸電逆變橋電路控制輸入端口連接，所述三相輸電逆變橋電路輸出端口分別與直流無刷電動機的三相繞組連接，轉子位置檢測電路設于直流無刷電動機定子上。本實用新型提供的三相運行直流無刷電動機控制器，其結構簡單，控制準確，能控制直流無刷電動機的三相繞組通電運行，突破現有直流無刷電動機兩相運行瓶頸，消除直流無刷電動機換向時的脫電死區，提高直流無刷電動機功率。
文檔編號H02P6/08GK203027180SQ201320037719
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月24日 優先權日2013年1月24日
發明者王汝新, 童永海, 王躍進 申請人:王汝新, 童永海, 王躍進