吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器的制造方法
【專利摘要】吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器。傳統的吸塵器在惡劣工作環境中應用時會使系統的可靠性降低。一種吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其組成包括：殼體，所述的殼體內裝有ST7單片機，所述的ST7單片機發出六路PWM信號經IR2110功放后連接功率開關管，所述的無刷電機系統由ST7單片機及外圍控制電路、IR2110驅動電路和IGBT逆變電路組成。本實用新型用于電機驅動控制。
【專利說明】吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及電機驅動控制，具體涉及到直流無刷電機的無位置傳感器控制技術。
[0003]【背景技術】:
[0004]傳統吸塵器分電機有有刷直流電機和單相串勵電機兩種；直流有刷電動機和單相串勵電動機的共同特點是存在電刷和換向器，由此帶來噪聲、火花以及維修困難等缺點，從而大大限制了它的應用領域；而且在高溫、低溫、高震動、潮濕、污濁空氣等惡劣工作環境中應用時會使系統的可靠性降低；接線較多，不便于安裝且易引起電磁干擾；位置傳感器的安裝精度直接影響電機運行性能，限制了電機的小型化。
[0005]
【發明內容】
:
[0006]本實用新型的目的是提供一種電機驅動控制，具體涉及到吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器。
[0007]上述的目的通過以下的技術方案實現:
[0008]一種吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其組成包括:殼體，所述的殼體內裝有ST7單片機，所述的ST7單片機發出六路PWM信號經IR2110功放后連接功率開關管，所述的無刷電機系統由ST7單片機及外圍控制電路、IR2110驅動電路和IGBT逆變電路組成。
[0009]所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，取自逆變器輸出端的3個150k歐姆限流電阻接至控制器的MCIA、MCIB、MCIC引腳，所述的控制器SC1、SP1、I/O引腳分別與上位機、E2PR0M、電機控制邏輯連接，所述的PWM信號連接隔離電路，所述的隔離電路連接驅動電路，所述的驅動電路連接IGBT逆變電路，所述的IGBT逆變電路輸出端連接直流無刷電機。
[0010]所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，速度調節器連接電流調節器，所述的電流調節器和三角波發生器連接PWM，所述的PWM連接信號分配器，所述的信號分配器連接門極驅動，所述的門極驅動連接三相逆變器橋，所述的三相逆變器橋連接電機。
[0011]所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，所述的無位置傳感器進行電機相繞組端電壓采樣并輸送至反電勢信號處理單元的電阻R，所述的反電勢信號處理單元通過輸出給速度檢測單元形成速度反饋信號形成電連接，所述的速度給定與速度反饋信號相比較后連接到速度調節器。
[0012]所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，主電路輸入220V交流電，經整流橋后與電解電容C3和電容C2并聯，所述的IGBT逆變電路由6個功率開關管構成，所述的IGBT逆變電路連接整流橋、電解電容C3和電容C2。
[0013]所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，所述的IR2110驅動電路SD、VSS和COM引腳共地；所述的IR2110驅動電路的HIN引腳與IClA的PWMl連接；所述的IR2110驅動電路的LIN引腳與IClB的PWM2連接；所述的IR2110驅動電路的HO與LO分別連接電阻R16、R17 ;所述的IR2110驅動電路的VB引腳通過電解電容El與VS引腳連接，所述的VB引腳通過反向二極管連接VCC引腳。
[0014]所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，所述的殼體內具有反電動勢采樣電路，所述的反電動勢采樣電路中A、B、C相通過電阻和IN4148電連接接多路選通器，所述的多路選通器為通過信號處理電路產生過零信號的多路選通器。
[0015]有益效果:
[0016]1.吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器采用可靠性高、抗干擾能力強且性價比高的ST7FMC單片機作為控制器的主控芯片，實現了電動機的無級調速。
[0017].吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器采用高效、高集成度的硬件設計來提高吸塵器系統的整體性能，實現無刷直流電動機系統的全數字控制，改變傳統吸塵器用電機控制方案的缺陷。
[0018].吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器采用無位置傳感器檢測技術，采用高靈敏度的反電動勢過零檢測法，很好地實現了電機自動換相、平穩運行。
[0019]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0020]附圖1是系統的硬件連接結構示意圖。
[0021]附圖2是直流無刷電機控制系統原理圖。
[0022]附圖3是主電路。
[0023]附圖4是驅動電路。
[0024]附圖5是反電動勢采樣電路。
[0025]【具體實施方式】:
[0026]實施例1:
[0027]—種吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其組成包括:殼體，所述的殼體內裝有ST7單片機，所述的ST7單片機發出六路PWM信號經IR2110功放后輸出驅動功率開關管，實現電機轉子預定位、加速和狀態切換三個步驟，所述的無刷電機系統由ST7單片機及外圍控制電、IR2110驅動電路和IGBT逆變電路組成，實現過流、欠壓保護電路。
[0028]實施例2:
[0029]根據實施例1所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，取自逆變器輸出端的3個150k歐姆限流電阻接至控制器的MCIA、MCIB、MCIC引腳，所述的控制器SC1、SP1、I/O引腳分別與上位機、E2PR0M、電機控制邏輯連接，所述的PWM信號連接隔離電路，所述的隔離電路連接驅動電路，所述的驅動電路連接IGBT逆變電路，所述的IGBT逆變電路輸出端連接直流無刷電機。
[0030]實施例3:
[0031]根據實施例1或2所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，速度調節器連接電流調節器，所述的電流調節器和三角波發生器連接PWM，所述的PWM連接信號分配器，所述的信號分配器連接門極驅動，所述的門極驅動連接三相逆變器橋，所述的三相逆變器橋連接電機。
[0032]實施例4:
[0033]根據實施例3所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，所述的電機采用無位置傳感器方式進行轉子位置檢測，所述的無位置傳感器通過電阻R進行電機相繞組端電壓采樣并輸送至反電勢信號處理單元，所述的反電勢信號處理單元的輸出給速度檢測單元形成速度反饋信號，所述的速度給定與速度反饋信號相比較輸出給速度調節器。
[0034]實施例5:
[0035]根據實施例1所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，主電路輸入220V交流電，經整流橋后與電解電容C3和電容C2并聯，所述的IGBT逆變電路由6個功率開關管構成，所述的IGBT逆變電路連接整流橋、電解電容C3和電容C2。
[0036]實施例6
[0037]根據實施例1所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，所述的IR2110驅動電路SD、VSS和COM引腳共地；所述的IR2110驅動電路的HIN引腳與IClA的PWMl連接；所述的IR2110驅動電路的LIN引腳與IClB的PWM2連接；所述的IR2110驅動電路的HO與LO分別連接電阻R16、R17 ;所述的IR2110驅動電路的VB引腳通過電解電容El與VS引腳連接，所述的VB引腳通過反向二極管連接VCC引腳。
[0038]實施例7:
[0039]根據實施例1所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，所述的殼體內具有反電動勢采樣電路，所述的反電動勢采樣電路中A、B、C相通過電阻和IN4148連接多路選通器，所述的多路選通器通過信號處理電路產生過零信號。
[0040]實施例8:
[0041]根據實施例1一7所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，吸塵器用無位置傳感器無刷電機的控制方法，包括以下部分:
[0042]無刷直流電機起動時，先由給電機的兩相定子繞組通電，經過一段時間后轉子處于預定的初始位置，然后按照電機預定的換相順序控制相繞組通電，使電機起動。該階段同時進行反電動勢檢測，但換相不受反電動勢控制。電機按預定換相次序進行換相采取變頻、恒壓的方式起動。等待連續檢測到兩次反電動勢過零點即跳出開環換相過程，進入自動換相。
[0043]反電動勢采樣:反電動勢信號取自逆變器的3個輸出端，電機端電壓經過限流電阻分別送入ST7FMC的三個引腳，與寄存器定義的電壓參考值做比較，本系統采用0.2V為反電動勢的基準電壓，限流電阻為三個150k歐姆電阻。待檢測到反電動勢點時，通過軟件延時30°，得到真正的換相點。當電機進入自動換相模式，會發生換相事件(C)、繞組消磁事件(D)、反電動勢過零事件(Z)該系統利用電流霍爾傳感器進行電機母線的電流采樣，以實現電流采樣、過流限制、電機制動等保護功能。
[0044]實施例9:
[0045]根據實施例8所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，直流無刷電機在轉速很低時的反電動勢為零，無法進行過零檢測，必須采用特殊的電機起動方法。本系統采用三段式起動法，通過給電機的兩相繞組通電，使其處于預定的位置，然后按照預定的旋轉方向進行開環換相，并逐漸減小時間間隔，實現電機的加速運行。此時，檢測電機的反電動勢，但換相并不受其控制。當電機的轉速足夠大，并能夠連續檢測到兩次反電動勢時切換到電機的自動換相。
[0046]實施例10:
[0047]根據實施例9所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，電機反電動進行采樣，電機進入自動換相時要根據反電動勢過零點實現換相，本系統采用電阻檢測法，取自逆變器的輸出端，并通過連接3個150k歐姆限流電阻接至控制器的MCIA、MCIB、MCIC引腳。與參考電壓0.2V相比較，通過判斷，得到準確的換相點，實現電機的正確換相。
[0048]實施例11:
[0049]根據實施例10所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電動機控制器，電機進入自動換相模式，就會發生C、D、Z事件，C事件是裝載下次要導通的功率管序號，實現電機的換相；D事件是裝載下次的消磁時間，消除轉矩脈動對Z事件檢測的影響，避免檢測到的過零點不正確；Z事件是通過相鄰兩次過零事件來計算電機速度，用于電機的轉速控制。
[0050]實施例12:
[0051]根據實施例11所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，根據發生兩次Z事件之間的時間間隔得出當前電機轉速，并利用PI調節器實現電機的轉速閉環控制，使電機能夠穩定運行。
[0052]實施例13:
[0053]根據實施例12所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，為實現整個控制系統的穩定運行，系統還具有完備的保護功能，如過載、過流保護等。
【權利要求】
1.一種吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其組成包括:殼體，其特征是:所述的殼體內裝有ST7單片機，所述的ST7單片機發出六路PWM信號經IR2110功放后連接功率開關管，所述的無刷電機系統由ST7單片機及外圍控制電路、IR2110驅動電路和IGBT逆變電路組成。
2.根據權利要求1所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其特征是:取自逆變器輸出端的3個150k歐姆限流電阻接至控制器的MCIA、MCIB、MCIC引腳，所述的控制器SC1、SP1、I/0引腳分別與上位機、E2PROM、電機控制邏輯連接，所述的PWM信號連接隔離電路，所述的隔離電路連接驅動電路，所述的驅動電路連接IGBT逆變電路，所述的IGBT逆變電路輸出端連接直流無刷電機。
3.根據權利要求1或2所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其特征是:速度調節器連接電流調節器，所述的電流調節器和三角波發生器連接PWM，所述的PWM連接信號分配器，所述的信號分配器連接門極驅動，所述的門極驅動連接三相逆變器橋，所述的三相逆變器橋連接電機。
4.根據權利要求3所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其特征是:所述的無位置傳感器進行電機相繞組端電壓采樣并輸送至反電勢信號處理單元的電阻R，所述的反電勢信號處理單元通過輸出給速度檢測單元形成速度反饋信號形成電連接，所述的速度給定與速度反饋信號相比較后連接到速度調節器。
5.根據權利要求1所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其特征是:主電路輸入220V交流電，經整流橋后與電解電容C3和電容C2并聯，所述的IGBT逆變電路由6個功率開關管構成，所述的IGBT逆變電路連接整流橋、電解電容C3和電容C2。
6.根據權利要求1所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其特征是:所述的IR2110驅動電路SD、VSS和COM引腳共地；所述的IR2110驅動電路的HIN引腳與ICIA的PWMl連接；所述的IR2110驅動電路的LIN引腳與IClB的PWM2連接；所述的IR2110驅動電路的HO與LO分別連接電阻R16、R17 ;所述的IR2110驅動電路的VB引腳通過電解電容El與VS引腳連接，所述的VB引腳通過反向二極管連接VCC引腳。
7.根據權利要求1所述的吸塵器用無位置傳感器無刷直流電機控制器，其特征是:所述的殼體內具有反電動勢采樣電路，所述的反電動勢采樣電路中A、B、C相通過電阻和IN4148電連接接多路選通器，所述的多路選通器為通過信號處理電路產生過零信號的多路選通器。
【文檔編號】H02P6/18GK203691303SQ201420039837
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】高晗瓔, 呂鑫, 劉端增, 楊仁德, 趙杰, 陳喻, 楊忠生 申請人:哈爾濱理工大學