專(zhuān)利名稱(chēng)：中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
有刷直流電機(jī)其具有轉(zhuǎn)矩大、機(jī)械特性硬、效率高等特點(diǎn)，但由于有電刷和換向器的存在其轉(zhuǎn)速一般不是很高。感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速雖然可以達(dá)到很高，但這種電機(jī)的扭轉(zhuǎn)力矩一般都比較小。而無(wú)刷直流電機(jī)由于沒(méi)有電刷和換向器的限制，其兼具了有刷直流電機(jī)的大扭轉(zhuǎn)力矩、較硬的機(jī)械特性、較高的效率和感應(yīng)電機(jī)的高轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)，因而無(wú)刷直流電機(jī) 已成為最具有發(fā)展前途的電機(jī)產(chǎn)品之一。常見(jiàn)的高轉(zhuǎn)速電機(jī)控制器多數(shù)是通過(guò)變頻器改變驅(qū)動(dòng)電壓頻率實(shí)現(xiàn)的，這種變頻器具有效率低、控制電機(jī)轉(zhuǎn)速不高等缺點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究主要集中在中低速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方面，而涉及高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究不多。中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器主要是通過(guò)選擇具有較高開(kāi)關(guān)頻率和耐壓值的電力電子器件、較為先進(jìn)的硬件電路設(shè)計(jì)和更加合理的控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它采用脈寬調(diào)制技術(shù)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行控制，其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制特性好，工作效率高，提高了驅(qū)動(dòng)器可控制電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是一種中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它包括MCU微處理器、高速光耦電路、門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路、逆變電路、電機(jī)、檢測(cè)電路、整流電路，所述MCU微處理器發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)送至高速光耦電路，所述高速光耦電路用于將門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路與MCU微處理器隔離，所述門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所接收到脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)送入逆變電路，交流電源經(jīng)過(guò)整流電路的整流后輸入逆變電路，逆變電路根據(jù)所接收到的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)電壓送入電機(jī)用以驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，所述檢測(cè)電路檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)并將所得信號(hào)發(fā)送至MCU微處理器。系統(tǒng)就可以通過(guò)檢測(cè)電路檢測(cè)到電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置再由MCU微處理器決定換相時(shí)亥IJ、計(jì)算出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，然后發(fā)出相應(yīng)的用于控制轉(zhuǎn)子速度的脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM調(diào)制信號(hào))，PWM調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路后即可快速驅(qū)動(dòng)逆變電路中MOSFET器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，交流電源經(jīng)過(guò)整流電路的整流處理后變?yōu)橹绷麟娫?，然后逆變電路根?jù)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路所輸出的PWM調(diào)制信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，保證電機(jī)工作在穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速條件下，并且轉(zhuǎn)速可由MCU微處理器通過(guò)控制PWM調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)精確控制。對(duì)于上述技術(shù)方案，作為補(bǔ)充，所述逆變電路中電子器件選用的是具有較高驅(qū)動(dòng)電壓的MOSFET器件，所述檢測(cè)電路的采樣頻率不小于120KHz，PWM調(diào)制信號(hào)的頻率不小于IKHz。[0008]作為補(bǔ)充，所述高速光耦電路包括高速光電耦合器，所述高速光電耦合器的速度不低于10Mbit/s。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的解決方案，本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是I.本實(shí)用新型通過(guò)高頻的PWM調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)通過(guò)檢測(cè)電路把采集的到的電機(jī)轉(zhuǎn)子信息傳遞給MCU微處理器，MCU微處理器采用頻率不小于120KHz的采樣信號(hào)可以準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，MCU微處理器產(chǎn)生頻率不小于IKHz的PWM占空比調(diào)節(jié)信號(hào)，系統(tǒng)可以通過(guò)控制PWM調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高頻采樣以及低頻控制，為了使逆變電路中的MOSFET器件能夠在高開(kāi)關(guān)頻率下正常工作，在逆變電路前端加入了能夠快速驅(qū)動(dòng)MOSFET導(dǎo)通或關(guān)斷的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路，這樣功率MOSFET就能夠在高頻的PWM調(diào)制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下快速的導(dǎo)通或關(guān)斷。本實(shí)用新型不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且控制特性好、工作效率聞，使得電機(jī)的最聞轉(zhuǎn)速得到提聞； 2.本實(shí)用新型在門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路與MCU微處理器之間加入了高速光耦電路，高速光 耦電路把MCU微處理器輸出的PWM調(diào)制信號(hào)與強(qiáng)電部分隔離開(kāi)，降低了強(qiáng)電部分對(duì)控制信號(hào)的干擾，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。
以下結(jié)合附圖
及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。實(shí)施例本實(shí)施例所描述的中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它包括MCU微處理器、高速光耦電路、門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路、逆變電路、電機(jī)、檢測(cè)電路、整流電路，所述MCU微處理器發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)送至高速光耦電路，所述高速光耦電路用于將門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路與MCU微處理器隔離，所述門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所接收到脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)送入逆變電路，交流電源經(jīng)過(guò)整流電路的整流處理后輸入逆變電路，逆變電路根據(jù)所接收到的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)電壓送入電機(jī)用以驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，所述檢測(cè)電路檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)并將所得信號(hào)發(fā)送至MCU微處理器。所述逆變電路中電子器件選用的是具有較高驅(qū)動(dòng)電壓的MOSFET器件。電機(jī)經(jīng)過(guò)檢測(cè)電路把采集到的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息傳遞到MCU微處理器。在MCU微處理器采用兩種不同優(yōu)先級(jí)的中斷實(shí)現(xiàn)采樣頻率中斷(采樣信號(hào))和脈沖占空比調(diào)節(jié)中斷(PWM占空比調(diào)制信號(hào))。較高優(yōu)先級(jí)的中斷能夠產(chǎn)生頻率不小于120KHz的采樣信號(hào)，通過(guò)這種高頻的采樣信號(hào)可以準(zhǔn)確的采集到轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，不僅能夠達(dá)到快速精確的確定電機(jī)的換相時(shí)刻的目的，還能實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)采集；較低優(yōu)先級(jí)的中斷產(chǎn)生的是頻率不小于IkHz的PWM調(diào)制信號(hào)，系統(tǒng)可以通過(guò)控制PWM調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣系統(tǒng)就可以通過(guò)檢測(cè)電路檢測(cè)到電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置再由MCU微處理器決定換相時(shí)亥IJ、計(jì)算出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，然后發(fā)出相應(yīng)的速度控制命令，調(diào)節(jié)逆變電路輸出的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓的幅值和頻率，最終達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。由于逆變電路中的MOSFET器件需要較高的驅(qū)動(dòng)電壓且有一定的容性輸入阻抗，因此要利用一個(gè)內(nèi)阻小的驅(qū)動(dòng)源對(duì)柵極電容進(jìn)行快速的充放電，以保證柵源極電壓有足夠陡的前后沿，即要在盡量短的時(shí)間內(nèi)使柵源極電壓達(dá)到閥值以上或降至閥值以下，使其實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)通或 關(guān)斷的目的。為使MOSFET器件滿(mǎn)足上述條件，在逆變電路前端加入了能夠快速驅(qū)動(dòng)MOSFET器件的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路，這樣功率MOSFET就能夠在高頻的PWM斬波信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下快速的導(dǎo)通或關(guān)斷。在門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路與MCU微處理器之間加入了高速光耦電路，把MCU微處理器輸出的PWM調(diào)制信號(hào)與強(qiáng)電部分隔離開(kāi)，這樣降低了強(qiáng)電部分對(duì)控制信號(hào)的干擾，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。由于輸出的PWM信號(hào)頻率高達(dá)120KHz以上，高頻的PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦電路時(shí)其波形會(huì)產(chǎn)生一定程度的畸變，當(dāng)所采用的的光電耦合器的速度越高這種畸變?cè)叫?，PWM波形畸變?cè)叫?duì)系統(tǒng)的影響也相應(yīng)的越小，因此為使PWM信號(hào)波形的畸變對(duì)系統(tǒng)的影響最小本實(shí)用新型采用的是速度不低于lOMbit/s的高速光電耦合器。綜上，本實(shí)施例通過(guò)高頻的PWM調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)通過(guò)檢測(cè)電路把采集的到的電機(jī)轉(zhuǎn)子信息MCU微處理器，MCU微處理器采用頻率不小于120KHZ的采樣信號(hào)可以準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，MCU微處理器產(chǎn)生頻率不小于IKHz的PWM占空比調(diào)節(jié)信號(hào)，系統(tǒng)可以通過(guò)控制PWM調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高頻采樣以及低頻控制，為了為使逆變電路中的MOSFET器件能夠在高開(kāi)關(guān)頻率下正常工作，在逆變電路前端加入了能夠快速驅(qū)動(dòng)MOSFET的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路，這樣功率MOSFET就能夠在高頻的PWM調(diào)制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下快速的導(dǎo)通或關(guān)斷。本實(shí)用新型不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且控制特性好、工作效率高，使得電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速得到提高。上述實(shí)例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，它包括MCU微處理器、高速光耦電路、門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路、逆變電路、電機(jī)、檢測(cè)電路、整流電路，所述MCU微處理器發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)送至高速光耦電路，所述高速光耦電路用于將門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路與MCU微處理器隔離，所述門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所接收到脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)送入逆變電路，交流電源經(jīng)過(guò)整流電路的整流處理后輸入逆變電路，逆變電路根據(jù)所接收到的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)出驅(qū)動(dòng)電壓送入電機(jī)用以驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，所述檢測(cè)電路檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)并將所得信號(hào)發(fā)送至MCU微處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述逆變電路中電子器件選用的是具有較高驅(qū)動(dòng)電壓的MOSFET器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述檢測(cè)電路的采樣頻率不小于120KHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述PWM調(diào)制信號(hào)的頻率不小于IKHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述高速光耦電路包括高速光電耦合器，所述高速光電耦合器的速度不低于lOMbit/s。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種中壓高轉(zhuǎn)速無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它通過(guò)高頻的PWM調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)通過(guò)檢測(cè)電路把采集到的電機(jī)轉(zhuǎn)子信息傳遞給MCU微處理器，MCU微處理器采用頻率不小于120KHz的采樣信號(hào)可以準(zhǔn)確地采集到轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)和頻率不小于1KHz的PWM占空比調(diào)節(jié)信號(hào)，系統(tǒng)可以通過(guò)控制PWM調(diào)制信號(hào)的占空比來(lái)精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，為了使逆變電路中的MOSFET器件能夠在高開(kāi)關(guān)頻率下正常工作，在逆變電路前端加入了能夠快速驅(qū)動(dòng)MOSFET導(dǎo)通或關(guān)斷的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路，這樣功率MOSFET就能夠在高頻的PWM調(diào)制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下快速的導(dǎo)通或關(guān)斷。本實(shí)用新型不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且控制特性好、工作效率高，使得電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速得到提高。
文檔編號(hào)H02P6/08GK202495903SQ20122013669
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者朱英啟, 李小清, 李忠坤, 王仕博, 陸韻 申請(qǐng)人:蘇州大一裝備科技有限公司