多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器的制造方法
【專利摘要】一種多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器，包括主控單元和驅(qū)動單元，其特征在于，所述驅(qū)動器包括兩個驅(qū)動單元，每個驅(qū)動單元分別對應(yīng)三個切換單元，每個切換單元對應(yīng)一個電機；其中，每個驅(qū)動單元在同一時間內(nèi)只能與三個切換單元中的一個連接。本實用新型通過引入功率驅(qū)動集成技術(shù)、電機切換技術(shù)，該驅(qū)動器采用同時控制結(jié)合分時切換的方式可以實現(xiàn)1臺驅(qū)動器對6臺電機的控制。
【專利說明】多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電機驅(qū)動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種發(fā)射車箱架鎖定用多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全電發(fā)射車上發(fā)射箱與發(fā)射架鎖定/解鎖使用的電機控制，均采用每臺電機配備單獨驅(qū)動器進(jìn)行控制，如果需要對多臺電機進(jìn)行控制，則需要多臺配套驅(qū)動器，體積龐大、數(shù)量繁多。在現(xiàn)有發(fā)射車箱架鎖定多電機控制技術(shù)中，6臺電機的控制只能通過6臺驅(qū)動器協(xié)同控制才能實現(xiàn)，目前市面上還沒有專供發(fā)射車箱架鎖定使用控制多臺直流無刷電機運行的驅(qū)動器產(chǎn)品。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是提供一種發(fā)射車箱架鎖定用多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器，用以實現(xiàn)導(dǎo)彈發(fā)射車上發(fā)射箱與發(fā)射架的鎖定與解鎖。本實用新型提出的技術(shù)方案如下:
[0004]驅(qū)動器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，將功能、規(guī)格相同的功率驅(qū)動單元集成，通過公共母線供電，控制器采用同時控制、切換控制的方式完成同一主控板卡對多個直流無刷電機的控制，實現(xiàn)直流無刷電機驅(qū)動器多單元集成。驅(qū)動器通過I路控制電路、2路驅(qū)動單元、6路切換單元可控制2臺電機同時工作，并以切換的方式實現(xiàn)對6臺電機的分時控制。
[0005]本實用新型的有益效果:通過引入功率驅(qū)動集成技術(shù)、電機切換技術(shù)，該驅(qū)動器采用同時控制結(jié)合分時切換的方式可以實現(xiàn)I臺驅(qū)動器對6臺電機的控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型可以實現(xiàn)發(fā)射車箱架鎖定I臺驅(qū)動器同時控制兩臺直流無刷電機運行，分時控制6臺電機運行，有效解決了發(fā)射車箱架鎖定I臺驅(qū)動器無法控制多臺電機的難題。
[0006]【專利附圖】

【附圖說明】`
[0007]圖1是多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖
[0009]圖3是切換單元I的電氣結(jié)構(gòu)圖。
[0010]【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本實用新型的最佳實施例作進(jìn)一步描述。
[0012]如圖1所示，多單元集成直流無刷驅(qū)動器主要包括主控單元、功率驅(qū)動單元、傳感器單元、操作顯示單元、切換單元。
[0013]結(jié)合圖1和圖2，主控單元包括DSP及FPGA，實現(xiàn)驅(qū)動器速度控制、電流控制、指令響應(yīng)等功能。DSP負(fù)責(zé)速度環(huán)控制、電流環(huán)限幅以及其他通訊功能。主控單元DSP電路包括DSP芯片、穩(wěn)壓電源、晶振、JTAG仿真接口、片外數(shù)據(jù)存儲器、EEPROM等電路。FPGA主要負(fù)責(zé)鍵盤掃描、數(shù)碼管顯示、故障信號采集、傳感器信號采集。FPGA通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線與DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。主控單元通過接口電路實時接收外部命令并實時反饋驅(qū)動器狀態(tài)。接口電路包括開關(guān)信號接口電路、通訊信號接口電路和旋變/碼盤接口電路。其中，開關(guān)信號接口電路用于驅(qū)動器接收上位機的控制信號并反饋信號給上位機，通訊信號接口電路用于驅(qū)動器和上位機之間的數(shù)據(jù)通信，旋變/碼盤接口電路用于接收電機轉(zhuǎn)自角度數(shù)據(jù)。
[0014]驅(qū)動單元的核心器件IPM模塊(智能功率模塊)為伺服電機提供驅(qū)動電流，其工作性能直接影響驅(qū)動器的輸出品質(zhì)。IPM模塊具有大功率晶體管高電流密度、低飽和電壓和耐高壓的優(yōu)點以及場效應(yīng)晶體管高輸入阻抗、高開關(guān)頻率和低驅(qū)動功率的優(yōu)點，而且內(nèi)部集成了邏輯、控制、檢測和保護(hù)電路，使用方便，不僅減小了系統(tǒng)的體積以及節(jié)省了開發(fā)時間,還大大增強了系統(tǒng)的可靠性。
[0015]傳感器單元(圖中未示出)包括母線電流采集及電機轉(zhuǎn)子角度采集。驅(qū)動器母線電流采用霍爾電流傳感器進(jìn)行測量，其輸出電流通過主控單元電流-電壓轉(zhuǎn)換電路中是采樣電阻轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，采樣電壓經(jīng)共模濾波器后，再輸出至增益放大器，轉(zhuǎn)化為DSP芯片可接受的電壓值，經(jīng)濾波輸入DSP自帶A/D模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。電機轉(zhuǎn)子電角度數(shù)據(jù)通過安裝在直流無刷電機上的3個霍爾傳感器提供，每一個霍爾傳感器都會產(chǎn)生180度脈寬輸出信號，3個霍爾傳感器輸出信號互差120度相位差，設(shè)計反向器對傳輸?shù)幕魻栃盘栠M(jìn)行整形，利用施密特性消除毛刺干擾，可以提高信號傳輸?shù)目垢蓴_能力。位置信號通過相應(yīng)計算可以得到電機轉(zhuǎn)速。
[0016]顯示單元由數(shù)碼管顯示模塊構(gòu)成，可提供參數(shù)設(shè)置、故障信息顯示、數(shù)據(jù)顯示等功倉泛。
[0017]切換單元是本實用新型的關(guān)鍵技術(shù)，用來實現(xiàn)I臺驅(qū)動器對6臺直流無刷電機的分時切換控制。由于電流較大，采用繼電器帶動接觸器實現(xiàn)開關(guān)觸點開斷的方式進(jìn)行電機間的切換。6路電機通道由6個接觸器分別控制通斷，6個接觸器再通過6個繼電器分別控制。因此通過軟件編程控制繼電器的關(guān)斷與吸合就可以帶動接觸器的關(guān)斷與吸合。接觸器具有三組橋式動合觸點，可控制一路電機U、V、W三相同時通斷?，F(xiàn)根據(jù)切換單元I的電氣結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]如圖3所示，驅(qū)動單元I通過3臺接觸器K1、K2、K3連接I號電機-3號電機。系統(tǒng)初始狀態(tài)時繼電器J1-J3的控制端Α1-Α3腳高電平，繼電器輸出斷開，繼電器輸出端連接接觸器控制端，因此接觸器Κ1-Κ3的控制端Χ1-Χ3腳輸入為0V，接觸器斷開，即電機信號與驅(qū)動單元全部斷開，電機無法運行。當(dāng)需要I號電機運行時，首先給出繼電器Jl的控制信號Al腳低電平使繼電器閉合，從而使繼電器輸出26V高電壓。繼電器Jl輸出端連接接觸器Kl控制端Xl腳，因此接觸器Kl控制端輸入變?yōu)?6V高電平，使接觸器Kl導(dǎo)通，I號電機接通驅(qū)動單元，至此可以對I號電機進(jìn)行控制。
[0019]同理，可以通過對繼電器J2、繼電器J3的控制端進(jìn)行接觸器Κ2、接觸器Κ3的閉合及斷開，從而實現(xiàn)驅(qū)動單元I在I號電機-3號電機間的切換。與驅(qū)動單元I接連I號電機-3號電機電氣結(jié)構(gòu)相同，驅(qū)動單元2通過3臺接觸器連接4號電機-6號電機，負(fù)責(zé)在4號電機-6號電機間進(jìn)行切換，其電氣結(jié)構(gòu)與圖3 —致。
[0020]該驅(qū)動器工作流程如下:
[0021]1、單電機控制
[0022]I)驅(qū)動器與直流電源、上位機等正確連接；
[0023]2)設(shè)備通電；[0024]3)驅(qū)動器通過操作顯示單元將各臺電機設(shè)定的運行速度、控制參數(shù)等相關(guān)參數(shù)記錄并存儲；
[0025]4)驅(qū)動器通過接口電路接收“ I號電機選擇”指令，選擇I號執(zhí)行電機，I號電機燈売;
[0026]5)驅(qū)動器通過接口電路接收“正轉(zhuǎn)”指令，I號執(zhí)行電機按規(guī)定方向、規(guī)定速度旋轉(zhuǎn);
[0027]6)驅(qū)動器通過接口電路接收“前限位開關(guān)信號”(低電平)，電機停止運行；
[0028]7)驅(qū)動器通過接口電路接收“反轉(zhuǎn)”指令，I號執(zhí)行電機按反方向、規(guī)定速度旋轉(zhuǎn)；
[0029]8)驅(qū)動器通過接口電路接收“后限位開關(guān)信號”(低電平)，電機停止運行；
[0030]9)驅(qū)動器通過接口電路接收“I號電機取消”指令，取消選擇I號執(zhí)行電機，I號電機燈滅；
[0031]10)驅(qū)動器按照單電機控制中類似4)-9)可以切換I號-6號總計6臺電機的單電機動作控制。
[0032]2、雙電機同時控制
[0033]I)驅(qū)動器與直流電源、上位機等正確連接；
[0034]2)設(shè)備通電；
[0035]3)驅(qū)動器通過操作顯示單元將設(shè)定的各臺電機運行速度、控制參數(shù)等相關(guān)參數(shù)記錄并存儲；
[0036]4)驅(qū)動器通過接口電路接收“I號電機選擇”及“2號電機選擇”指令，選擇I號及2號執(zhí)行電機，I號、2號電機燈亮；
[0037]5)驅(qū)動器通過接口電路接收“正轉(zhuǎn)”指令，I號、2號執(zhí)行電機同時按規(guī)定方向、規(guī)定速度旋轉(zhuǎn)；
[0038]6)驅(qū)動器通過接口電路接收“前限位開關(guān)信號”(低電平)，I號、2號電機停止運行；
[0039]7)驅(qū)動器通過接口電路接收“反轉(zhuǎn)”指令，I號、2號執(zhí)行電機按反方向、規(guī)定速度旋轉(zhuǎn)；
[0040]8)驅(qū)動器通過接口電路接收“后限位開關(guān)信號”(低電平)，I號、2號電機停止運行；
[0041]9)驅(qū)動器通過接口電路接收“I號電機取消”指令及“2號電機取消”指令，取消選擇I號、2號執(zhí)行電機,I號、2號電機燈滅；
[0042]10)驅(qū)動器按照雙電機同時控制中類似4)-9)可完成3號及4號、5號及6號電機的雙電機動作控制。
【權(quán)利要求】
1.一種多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器，包括主控單元和驅(qū)動單元，其特征在于，所述驅(qū)動器包括兩個驅(qū)動單元，每個驅(qū)動單元分別對應(yīng)三個切換單元，每個切換單元對應(yīng)一個電機；其中，每個驅(qū)動單元在同一時間內(nèi)只能與三個切換單元中的一個連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器，其特征在于，所述切換單元包括繼電器和接觸器，所述繼電器接收驅(qū)動單元的控制信號，并向接觸器輸出開關(guān)信號，所述接觸器根據(jù)繼電器輸出的開關(guān)信號控制電機的轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器，其特征在于，所述接觸器具有三組橋式動合觸點，用于控制電機的三相同時通斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器，其特征在于，所述驅(qū)動單元采用智能功率模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元集成直流無刷電機驅(qū)動器，其特征在于，還包括電流傳感器單元，所述電流傳感器用于采集驅(qū)動器母線電流并提供給主控單元，所述主控單元還包括電流-電壓轉(zhuǎn)換電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，分別用于將所述電流信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
【文檔編號】H02P6/04GK203596773SQ201220656674
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】朱政, 解洪林, 唐文武, 張艷清, 吳向陽, 李春萍, 張慧勇 申請人:北京特種機械研究所