[實用新型]一種基于DSP的無刷直流電機控制器

有效

• 申請號: 201320370675.6
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN203537287U
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 戴偉;陳芳;牟長洲;李科
• 申請（專利權）人: 新疆希望電子有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

技術領域

本實用新型涉及無刷電機控制技術領域，具體地，涉及一種基于數字信號處理器（DSP）的無刷直流電機控制器。?

背景技術

直流無刷電動機是近年來隨著電子技術的迅速發展而發展起來的一種新型電動機，它是現代化工業設備，現代科學技術和軍事裝備中重要的機電元件之一。?

直流無刷電機的最大特點就是沒有換向器和電刷組成的機械接觸結構，以往的直流電機均采用電刷以機械方法進行換向，因此帶來了噪聲、火花、無限電干擾和壽命短等弱點，而直流無刷電機具有交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列特點，又具備直流電機的運行效率高，無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優點，因此直流無刷電機在航空航天、機器人控制、醫療器械、儀器儀表和化工以及家用電器中都得到了廣泛的應用。?

傳統的無刷直流電機大多以霍爾元件或其他位置檢測元件為位置傳感器，以廣電碼盤為速度檢測元件安裝的電機內部，它的存在給滯留無刷電機的應用帶來很多缺陷與不便：位置傳感器會增加點擊的體積和成本；連線眾多的位置傳感器會降低電機運行的可靠性；在某些惡劣的工作環境中，如密封的空調壓縮機中，由于制冷劑的強腐蝕性，常規的位置傳感器根本就無法使用；傳感器的安裝精度還會影響電機的運行性能，增加生產的工藝難度。?

位置傳感器所帶來的種種不利影響促使人們對滯留無刷電動機的無位置傳感器控制進行研究，無刷直流電動機作為一種新型的無級變速電動機，不僅具有交流電機的體積小，重量輕，慣性小等特點，而且擁有直流電動機優良的調速性能，但又沒有機械換向器的缺點，因此得到了廣泛的應用，無論在數控機床，機器人等制造加工領域，還是家用電器如洗衣機，電腦硬盤等場合都日益受到重視，以往的無刷直流電機多由單片機附加許多種接口設備構成，不僅復雜，而且速度也受到限制，難于實現從位置環道速度電流環的全數字控制，也不方便擴展。?

應用數字信號處理器（DSP）實現的電機伺服系統卻可以只用一片DSP就可以替代單片機和各種接口，且由于DSP芯片的快速運算能力，可以實現更復雜更智能化的?算法，可以通過高速網絡接口進行系統升級和擴展，可以實現位置速度和電流環的全數字化控制，在基于一般的單片機的無刷直流電機控制系統無論是處理速度及精度上都難以和高性能的數字信號處理器相比，DSP的快速運算能力能夠使數字控制系統實時地進行運算，而不是用查表的方法得到近似的結果，其內部結構使控制系統能實現更復雜的控制算法，可以將速度環和電流環以數字方式實現，形成以全數字方式實現的無刷直流電機控制系統。?

隨著科技的高速發展，各類用于電機控制的高性能單片機及DSP的功能越來越豐富，運算速度也有了質的飛躍，而且價格越來越低廉，例如美國TI公司出品的TMS320LF2407系列DSP芯片，其內部具有電機控制單元，功能強大，單條指令的運算時間達到了25NS，速度是普通MCU的50倍，并且內部具有數字信號處理單元以及高速的數模轉換單元，在上述的硬件基礎上，完全可以實現性能優良的實時控制算法，并編寫完善的監控軟件。?

在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術中至少存在體積大、成本高、可靠性低、使用不方便和安裝難度大等缺陷。?

發明內容

本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種基于DSP的無刷直流電機控制器，以實現體積小、成本低、可靠性高、使用方便和容易安裝的優點。?

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種基于DSP的無刷直流電機控制器，包括依次與無刷直流電機連接的驅動主電路和微處理器控制電路，以及分別與所述驅動主電路和微處理器控制電路配合連接的保護電路。?

進一步地，以上所述的基于DSP的無刷直流電機控制器，還包括與所述微處理器控制電路連接的轉速給定模塊。?

進一步地，以上所述的基于DSP的無刷直流電機控制器，還包括與所述微處理器控制電路連接的上位機通信模塊。?

進一步地，以上所述的基于DSP的無刷直流電機控制器，還包括與驅動主電路連接的直流功率電源模塊。?

進一步地，所述微處理器控制電路，包括DSP主控器，連接在所述DSP主控器與驅動主電路之間的A/D轉換模塊，以及分別連接在無刷直流電機與DSP主控器之間的電流傳感器和位置傳感器。?

進一步地，所述微處理器控制電路，還包括連接在A/D轉換模塊與驅動主電路之?間的電流檢測電路。?

進一步地，所述驅動主電路，包括依次連接在DSP主控器與無刷直流電機之間的PWM驅動模塊和智能功率模塊IPM；所述直流功率電源模塊和A/D轉換模塊，分別與智能功率模塊IPM連接。?