[發(fā)明專利]一種直流無刷電機(jī)控制裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710065957.8
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN106849783A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李晨曦;張傳偉;文建平;周陽;馮斌;李應(yīng)紅
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: H02P7/29
• 分類號: H02P7/29
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流無刷電機(jī)控制裝置。

背景技術(shù)

目前汽車行業(yè)正在應(yīng)用的電動機(jī)主要用直流勵磁電動機(jī)，直流勵磁電流電動機(jī)是通過勵磁線圈建立磁場、電刷換向器實現(xiàn)換向，從而造成電動機(jī)起動、運行電流大，體積大、過載能力差、維護(hù)復(fù)雜、效率低，電池沖擊嚴(yán)重壽命短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種直流無刷電機(jī)控制裝置。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明包括為單片機(jī)、控制模塊和驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊包括為電機(jī)供電的蓄電池、電流采樣電路和電壓采樣電路，所述單片機(jī)的輸入端接有檢測電動車車速的紅外測速電路、用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速的霍爾傳感器、用于檢測電機(jī)工作溫度對的溫度傳感器，所述單片機(jī)的輸出端接有報警電路、散熱模塊和用于驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動器；所述控制模塊包括位置傳感器、紅外測速電路、PI模塊、PWM模塊；所述電流采樣電路的輸出端和電壓采樣電路的輸出端均與單片機(jī)的輸入端相接。

所述單片機(jī)型號為MSP430F149，所述蓄電池為24V蓄電池。所述霍爾傳感器含有IR22136芯片的MOS管驅(qū)動電路、位置檢測電路、測速傳感器以及測速電路、PI調(diào)節(jié)電路，位置傳感器電路含有LM393雙電壓比較器，均與霍爾傳感器相連接，用來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子所處的位置，先由霍爾傳感器確定直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息，將信息發(fā)送給單片機(jī)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測電路，采樣除直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置角度，當(dāng)測速傳感器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)速，將信息發(fā)送給微控制器中的PI調(diào)節(jié)模塊，PI調(diào)節(jié)模塊對于輸入的轉(zhuǎn)速值和所采集到的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)制，并將調(diào)制后的轉(zhuǎn)速輸入給SPWM模塊，SPWM模塊根據(jù)調(diào)制后的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的位置角度，生成脈沖波，通過改變輸入直流電機(jī)電樞兩端的電壓，改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)無極調(diào)速。

所述紅外測速電路包括紅外發(fā)射電路和紅外接收電路，所述紅外發(fā)射電路包括紅外發(fā)射管TLN205和發(fā)光二極管DS4，所述紅外發(fā)射管TLN205的陽極經(jīng)電阻R12與5v電源輸出端相接，所述發(fā)光二極管DS4的陽極分兩路，一路與5V電源輸出端相連接，另一路經(jīng)電容C5接地；所述發(fā)光二極管DS4的陰極R15接地，所述紅外發(fā)射管TLN205的陰極接地。

所述單片機(jī)的輸出端接有報警電路、散熱模塊和用于驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動器。當(dāng)電機(jī)溫度超過預(yù)設(shè)溫度時，連接報警電路和散熱模塊，保證電機(jī)的工作壽命和正常運行。

所述霍爾傳感器包括傳感器OH137，所述傳感器的OH137的第1引腳分兩路，一路經(jīng)電阻R4與5V電源輸出端相接，另一路與三極管Q1的基極相接；所述三極管Q1的集電極分兩路，一路經(jīng)電阻R2與5V電源輸出端相接，另一路與單片機(jī)相接；所述三極管Q1的發(fā)射極接地。

所述霍爾元件設(shè)置在直流無刷點機(jī)繞組的端部，并超前于直流無刷電機(jī)其中一相繞組90°的電角度，且與直流無刷電機(jī)的鐵芯和繞組設(shè)有間隔距離。所述驅(qū)動器型號為SD-208。采樣電路作用是實時監(jiān)測蓄電池的剩余電量狀態(tài)，反饋給用戶。所述PI模塊包括比例調(diào)節(jié)單元和積分單元，所述比例調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的偏差；所述的積分調(diào)節(jié)單元用于消除控制系統(tǒng)的靜態(tài)誤差。所述PWM模塊根據(jù)P調(diào)節(jié)模塊調(diào)制后的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的位置角度，生成脈沖波，通過改變輸入直流電機(jī)電樞兩端的電壓，改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)無極調(diào)速。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明是一種直流無刷電機(jī)控制裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用新型高效的無刷直流電機(jī)，可以達(dá)到對電動車電能高效的使用。另外電動車的控制系統(tǒng)是電動車的重要組成部分，是提高電動機(jī)效率、延長蓄電池使用壽命的關(guān)鍵。通過優(yōu)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，達(dá)到良好的控制方式。

附圖說明

圖1：一種電動車用無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖；

圖2：PI調(diào)節(jié)模塊原理圖和特性曲線圖；

圖3：MSP430F149原理圖；

圖4：紅外測速電路原理圖；

圖5; LM393雙電壓比較器原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：