一種基于dsp的無刷直流電機控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電機控制領域，尤其涉及一種基于DSP的無刷直流電機控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著計算機技術和智能控制理論的飛速發展，MCU、DSP、FPGA, CPLD等未處理器的指令速度與存儲空間發生了質的變化，直接高效的促進了無刷直流電機控制技術的發展，如今人們普遍使用TI公司的DSP作為電機控制的微處理器，因為其運算速度比較快，而且可以實現復雜的實時控制，比如能提高電機控制系統性能的卡爾曼濾波、狀態預估、和參數自適應等復雜控制方式均可由DSP來實現。
[0003]目前無刷直流電機的控制方式按照有無轉子位置傳感器來劃分可以分為:有位置傳感器控制方式和無位置傳感器控制方式，其中有位置傳感器控制方式是指在無刷直流電機的定子上安裝位置傳感器來檢測轉子在實際工作過程中的位置，然后將位置信號通過A/D轉換變成電信號，為電子換向電路提供準確的換向信息，從而控制功率開關管的開關狀態。無位置傳感器控制方式則是通過對電機的磁鏈、電流和電壓等物理量進行相應的處理間接的獲得轉子位置，從而控制電機。
[0004]雖然目前所采用的無刷直流電機控制方式越來越先進，越來越精確，但是穩定性和抗干擾性卻不盡如人意。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的就是對現有的無刷直流電機控制系統進行改進，從而提高其穩定性和抗干擾性，使其實用性更強。
[0006]一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，它包括整流濾波電路、功率驅動電路、DSP控制單元、相電流檢測電路、轉子位置檢測電路、轉速檢測電路、保護電路、以及按鍵和顯示電路，整流濾波電路與功率驅動電路相連后接入直流電機，相電流檢測電路一端連接電機的電源輸入端，另一端則與DSP控制單元連接，轉子位置檢測電路與轉速檢測電路的兩端分別連接至直流電機和DSP控制單元，保護電路與功率驅動電路相連接，按鍵和顯示電路則與DSP控制單元相連。
[0007]整流濾波電路包括變壓器、電源濾波器、橋式整流電路和電容濾波電路，交流電經過變壓器變換為符合需要的交流電壓后，接入電源濾波器降低電磁噪聲，而后接入橋式整流電路，將交流信號轉換為直流信號，最后經過電容濾波電路后輸出平滑的直流信號至功率驅動電路。
[0008]功率驅動電路采用的是高集成的功率模塊IGBT芯片IRAMS10UP60A。
[0009]DSP控制單元采用的是TMS320F28335芯片作為微控制器。
[0010]相電流檢測電路采用的是HY5P霍爾電流傳感器。
[0011]轉速檢測電路采用的是專用轉速檢測芯片MC33039。
[0012]轉子位置檢測電路采用的是磁敏式霍爾位置傳感器。
[0013]保護電路利用的是電壓比較器LM311和LM339的工作原理來實現的。
[0014]按鍵和顯示電路采用的是4*4矩陣按鍵以及74AC245芯片作為顯示驅動。
[0015]對于長線傳輸采用的是屏蔽線，電路PCB板的導線間元器件的間隔稍作加大，地線也比其余走線要寬，減小地線阻抗。
[0016]DSP控制單元產生的PWM波進入IGBT前一定要經過光耦進行隔離。
[0017]由于采用了以上技術方案，本實用新型有以下有益效果。
[0018]1、由于采用了相電流檢測電路、轉速檢測電路、轉子位置檢測電路，整個系統的穩定性大大提高，同時由于增加了保護電路，整個系統的安全更得以保障。
[0019]2、由于采用的是有位置傳感器的控制方式，轉子位置傳感器就顯得尤為重要，目前常用的位置傳感器有電磁式位置傳感器、光電式位置傳感器以及磁敏式位置傳感器，電磁式位置傳感器是通過電磁感應達到位置測量，它的結構簡單，適應性也較強，但是相對的體積也較大，光電式位置傳感器主要是通過光電效應來實現位置檢測，它性能可靠，調整方便，但是對電機的使用環境要求較高，磁敏式位置傳感器主要是通過霍爾效應和磁阻效應來實現位置檢測，相對于前兩種它穩定可靠，而且體積小，適應性也強。
[0020]3、由于整個系統的長線采用了屏蔽線，電路PCB板的導線和元器件間的間隔稍作增大，地線也比其余走線要寬，DSP控制單元產生的PWM波進入IGBT之前經過了光耦進行隔離，所以整個體統的抗干擾性得到了很大的提升。
【附圖說明】
[0021]圖1為系統整體框圖。
[0022]圖2為整流濾波電路結構圖。
[0023]圖3為轉子位置檢測電路圖。
【具體實施方式】
[0024]下面是結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0025]如圖1所示:本實用新型包括整流濾波電路1、功率驅動電路2、DSP控制單元3、相電流檢測電路4、轉速檢測電路5、轉子位置檢測電路6、保護電路7、以及按鍵和顯示電路8。其中整流濾波電路I與功率驅動電路2相連后接入直流電機，相電流檢測電路4 一端連接電機的電源輸入端，另一端則與DSP控制單元3連接，轉子位置檢測電路5與轉速檢測電路6的兩端分別連接至直流電機和DSP控制單元3，保護電路7與功率驅動電路2相連接，按鍵和顯示電路則8與DSP控制單元相連3。
[0026]功率驅動電路2我們采用的是高集成的功率模塊IGBT，與分離元件組成的功率驅動電路相比，采用IGBT更加的安全、可靠、穩定。
[0027]DSP控制單元3我們采用TMS320F28335芯片作為微控制器，它包含單精度浮點單元，用戶可以使用高層次的語言開發系統控制軟件。
[0028]相電流檢測目前常用的有兩種:電阻分壓法、霍爾電流傳感器法。電阻分壓法是通過分壓電阻將主電路的電流信號轉換成電壓信號來方便分析，這種方法簡單實用但是精準度卻不高；霍爾電流傳感器法是利用霍爾電流傳感器來檢測相電流，這種方法不僅精度高，而且體積小，本實用新型的相電流檢測電路4采用的就是HY5P霍爾電流傳感器。
[0029]轉速檢測電路5我們采用的是高集成的專用轉速檢測芯片MC33039，由于采用MC33039芯片，無需電磁、光電轉速計就能精準的得到電子的轉速信息，使得系統體積更小，安裝更為方便。
[0030]轉子位置檢測電路6我們采用的是有位置傳感器檢測法，我們使用目前最常用的磁敏式霍爾位置傳感器。
[0031]保護電路7由過流保護電路、過壓保護電路以及欠壓保護電路組成，它們的作用是在可能出現的過流、過壓以及欠壓情況下能保護元器件以及電機的安全，過流保護電路是將母線電流通過轉換輸入至電壓比較器LM311，與給定的電壓參考值進行比較，如超過參考值則輸出高電平信號，IGBT則停止工作，相同的原理，過壓保護電路以及欠壓保護電路也是利用了電壓比較器LM339的工作原理來實現的。
[0032]按鍵及顯示電路8包括按鍵電路以及顯示電路，其中按鍵電路我們選擇的是4*4的矩陣按鍵，其中包括數字“0-9”、“正轉”、“反轉”、“啟停”、“設置”、“確認”、“返回”這16種按鍵定義，顯示電路我們采用的是74AC245芯片作為顯示驅動。
[0033]如圖2所示:整流濾波電路I包括變壓器101、電源濾波器102、橋式整流電路103和電容濾波電路104，交流電經過變壓器101變換為符合需要的交流電壓后，接入電源濾波器102降低電磁噪聲，而后接入橋式整流電路103，將交流信號轉換為直流信號，最后經過電容濾波電路104后輸出平滑的直流信號至功率驅動電路2。
[0034]如圖3所示:轉子位置檢測電路6主要由接插件J1、低速光耦Ul以及四通道差分接收芯片U2等構成，我們給電機的每一相繞組都安裝一個磁敏式霍爾位置傳感器，由三個霍爾元件輸出的高低電平來判斷轉子當前位置，再將位置信號接入Jl，通過低速光耦Ul進行隔離，同樣再經過四通道差分接收芯片U2送入DSP控制單元3進行運算處理，這樣能極大程度的減少信號對DSP的干擾，提高整個系統運行的穩定性。
[0035]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式的限制，本領域的技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，它包括整流濾波電路、功率驅動電路、DSP控制單元、相電流檢測電路、轉子位置檢測電路、轉速檢測電路、保護電路、以及按鍵和顯示電路，其特征在于:所述整流濾波電路與所述功率驅動電路相連后接入直流電機，所述相電流檢測電路一端連接電機的電源輸入端，另一端則與所述DSP控制單元連接，所述轉子位置檢測電路與所述轉速檢測電路的兩端分別連接至直流電機和所述DSP控制單元，所述保護電路與所述功率驅動電路相連接，所述按鍵和顯示電路則與所述DSP控制單元相連。2.根據權利要求1所述的一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，其特征在于:所述整流濾波電路包括變壓器、電源濾波器、橋式整流電路和電容濾波電路，交流電經過所述變壓器變換為符合需要的交流電壓后，接入所述電源濾波器降低電磁噪聲，而后接入所述橋式整流電路，將交流信號轉換為直流信號，最后經過所述電容濾波電路后輸出平滑的直流信號至所述功率驅動電路。3.根據權利要求1所述的一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，其特征在于:所述功率驅動電路采用的是高集成的功率模塊IGBT芯片IRAMS10UP60A。4.根據權利要求1所述的一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，其特征在于:所述DSP控制單元采用的是TMS320F28335芯片作為微控制器。5.根據權利要求1所述的一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，其特征在于:所述相電流檢測電路采用的是HY5P霍爾電流傳感器。6.根據權利要求1所述的一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，其特征在于:所述轉速檢測電路采用的是專用轉速檢測芯片MC33039。7.根據權利要求1所述的一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，其特征在于:所述轉子位置檢測電路采用的是磁敏式霍爾位置傳感器。8.根據權利要求1所述的一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，其特征在于:所述保護電路利用的是電壓比較器LM311和LM339的工作原理來實現的。9.根據權利要求1所述的一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，其特征在于:所述按鍵和顯示電路采用的是4*4矩陣按鍵以及74AC245芯片作為顯示驅動。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于DSP的無刷直流電機控制系統，屬于電機控制領域，本實用新型的目的就是對現有的無刷直流電機控制系統進行改進，從而減小控制系統體積，提高其穩定性和抗干擾性，使其實用性更強，本實用新型采用了相電流檢測電路、轉速檢測電路、轉子位置檢測電路，整個系統的穩定性大大提高，同時由于增加了保護電路，整個系統的安全更得以保障；整個系統的長線采用了屏蔽線，電路PCB板的導線和元器件間的間隔稍作增大，地線也比其余走線要寬，DSP控制單元產生的PWM波進入IGBT之前經過了光耦進行隔離，所以整個體統的抗干擾性得到了很大的提升。
【IPC分類】H02P6/00
【公開號】CN204681273
【申請號】CN201520369857
【發明人】李勁, 李松, 劉俊
【申請人】揚州大勁電機制造有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月2日