[實用新型]一種通用無刷電機電流閉環控制系統

有效

• 申請號: 201420826882.2
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN204334391U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 胡衛鵬;周勇軍;張翔
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于伺服控制領域，具體涉及一種通用無刷電機電流閉環控制系統。

背景技術

永磁無刷直流電機是近年來隨著電力電子技術、控制技術和新型永磁材料的發展而迅速發展起來的一種新型機電一體化電機。它既具有交流電動機結構簡單、運行可靠、維修方便等優點,又有直流電機優良的調速性能。目前在調速和伺服系統中,得到了廣泛的應用。

MSK公司的ir4361模塊是一個通用的無刷直流電機控制模塊，特點是接口簡單，使用方便，保護功能完善，在很多伺服系統工程(特別是國防領域)中得到了廣泛的應用。如果能設計出相似的產品，不僅可以使的工程設計更加自主靈活，還可以節省成本。

驅動無刷電機和驅動直流電機相比較，直流電機的控制相對簡單，而無刷電機由于其控制方式相對復雜。

在伺服系統控制設計中，內環的性能決定著外環的精度，也就是說在三環控制系統中，電流環的性能是極其重要的。如果能設計出一個通用性的無刷電機電流閉環模塊，而外環則根據不同的的機械特性來獨立設計，這樣既可以滿足不同系統的通用性，又可以簡化了無刷電機的伺服系統設計，提高設計周期。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種通用無刷電機電流閉環控制系統。

技術方案

一種通用無刷電機電流閉環控制系統，包括連接于無刷電機母線的母線電流過流保護電路、母線電壓過壓保護電路、位于無刷電機三相的三個霍爾傳感器；其特征在于還包括模擬PI調節環節電路、UC3637模塊電路、CPLD信號解算模塊電路、IR2132電路和六個功率MOS電路；電流誤差比較器的輸入連接無刷電機母線，將采樣的母線電流與給定電流信號比較做差輸入模擬PI調節環節電路，模擬PI調節環節電路輸出與UC3637模塊電路連接，UC3637根據電流誤差輸出一對占空比可調的差分PWM信號；UC3637模塊電路的輸出與CPLD信號解算模塊電路連接，CPLD信號解算模塊電路的輸入端還與三個霍爾傳感器、母線電流過流保護電路、母線電壓過壓保護電路和溫度傳感器的輸出相連接；上述各信號經過CPLD信號解算模塊電路的解算，解算結果通過連接的IR2132電路控制六個功率MOS電路的關斷，六個功率MOS電路的關斷控制無刷電機電流。

有益效果

本發明提出的一種通用無刷電機電流閉環控制系統，針對中小功率無刷直流電機控制系統，采用CPLD?EPM570和直流電機控制芯片UC3637，設計了一種新的無刷直流電機的電流環控制接口電路，實現了電機四象限的運行控制，同時該電路還具備外部并行通信控制功能和完善的失控保護策略。國外MSK公司有ir4361模塊，即可實現無刷直流電機的電流環四象限的運行控制。本產品可以完全替代MSK公司的ir4361。

有益效果：提供了無刷電機電流閉環控制的通用硬件平臺，作為硬件接口電路模塊，外加速度環和位置環，就可以直接完成無刷電機的三閉環伺服系統控制，使用靈活方便；可完全替代MSK公司的ir4361，不但成本低，而且對于軍品器件的國產化很有意義。

附圖說明

圖1：UC3637內部結構圖

圖2：系統硬件結構框圖

圖3：主電路驅動回路

圖4：PI調節環路

圖5：CPLD軟件結構圖

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：

系統設計參數：最高供電電壓Udc＝80V，連續輸出電流30A，可進行直流無刷電機四象限運轉的電流閉環系統。

UC3637是一種專用的電機PWM控制芯片,用于直流電機驅動的PWM控制器。其外圍只需增加少許的元器件就可產生PWM波形。內部電路圖如圖所示：從圖中可以看出，芯片內部有兩個受到觸發器控制的開關，分別連接著兩個受控電流源。當我們在1腳和3腳上加上不同的電壓，在18腳上接上電阻到某個電平，在2腳上接上電容到另一個電平時，就可以在2腳上得到線性度良好的三角波。三角波的頻率取決于1腳和2腳之間的電壓差。將2腳上的三角波接到8腳和10腳，在兩個比較器COMP1，COMP2的另一個引腳PIN9和PIN11上接上不同的電壓信號，就可以在輸出引腳PIN4和PIN7上得當PWM方波信號。方波的占空比取決于所加的電壓大小。