專利名稱：基于mcu的無(wú)刷直流電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型具體涉及一種基于MCU的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，屬電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
早期的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，主要采用專用控制芯片再加上外圍其它硬件電路以滿足不同控制對(duì)象的需要，這種封閉式結(jié)構(gòu)不僅使無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的體積大、開發(fā)成本高、開發(fā)周期長(zhǎng)、可擴(kuò)展性和易用性差，并且升級(jí)困難，在涉及多臺(tái)無(wú)刷直流電機(jī)的相互協(xié)調(diào)控制時(shí)，更顯得力不從心?，F(xiàn)有的另一種無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器大多采用DSP芯片(數(shù)字信號(hào)處理器)控制，基本能滿足實(shí)際需要，但總體成本過(guò)高，不利于產(chǎn)品大規(guī)模推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于MCU的無(wú)刷直流電機(jī)控制器。本實(shí)用新型基于MCU的無(wú)刷直流電機(jī)控制器包括EMC濾波電路模塊、AC/DC整流模塊、直流電壓供電模塊、DC/AC逆變電路模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊、MCU模塊、CAN通信模塊、485通信模塊、模擬信號(hào)輸入控制模塊、按鍵和LED顯示模塊；所述的EMC濾波電路模塊抑制電網(wǎng)和功率逆變電路所產(chǎn)生的噪聲和高頻諧波后將交流電壓輸入到AC/DC整流模塊中；AC/DC整流模塊采用集成整流橋芯片將交流電壓整流成直流電壓并輸入到DC/AC逆變電路模塊中；所述的MCU模塊采用32位單片機(jī)；所述的DC/AC逆變電路模 塊采用IPM功率模塊；直流供電模塊提供12V、5V、3.3V的三路直流電壓，為整個(gè)無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電；MCU模塊的PWM輸出管腳與驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入管腳連接，驅(qū)動(dòng)器模塊的信號(hào)輸出管腳與IPM功率模塊的信號(hào)輸入管腳連接，IPM功率模塊的U、V、W三個(gè)輸出管腳與無(wú)刷直流電機(jī)一一對(duì)應(yīng)連接。無(wú)刷直流電機(jī)的霍爾位置傳感器HU、HV、HW三個(gè)管腳通過(guò)速度反饋與MCU模塊的輸入捕獲管腳連接，IPM功率模塊的電流反饋端與MCU模塊的A/D輸入管腳連接。CAN通信模塊與MCU模塊的CAN通信口連接；485通信模塊與MCU模塊的串行通信口連接；模擬信號(hào)輸入控制模塊與MCU模塊的A/D輸入管腳連接。按鍵及LED顯示模塊與MCU模塊的普通I/O連接。本實(shí)用新型有益效果是:本實(shí)用新型采用32位單片機(jī)來(lái)作為主控芯片，它保持了傳統(tǒng)單片機(jī)編程容易、靈活性和適應(yīng)性好、升級(jí)方便等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)也有很高的運(yùn)算精度、運(yùn)算速度和處理大量數(shù)據(jù)的能力。將單片機(jī)應(yīng)用在無(wú)刷直流電機(jī)控制上，可以利用單片機(jī)強(qiáng)大的實(shí)時(shí)計(jì)算能力，采用純數(shù)字的控制方式達(dá)到傳統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)的三相脈沖發(fā)生的功能，極大簡(jiǎn)化了硬件電路結(jié)構(gòu)，縮短了開發(fā)周期，使系統(tǒng)具有更好的可移植性和可擴(kuò)展性。同時(shí)，本實(shí)用新型采用多種通信方式，控制器能根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境需要，可通過(guò)CAN通信、485通信和模擬電壓或電流信號(hào)三種方式與PLC控制器等上位機(jī)相連，增加了無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的靈活性和擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。
圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，基于MCU的無(wú)刷直流電機(jī)控制器包括EMC濾波電路模塊、AC/DC整流模塊、直流電壓供電模塊、DC/AC逆變電路模塊、功率驅(qū)動(dòng)電路模塊、MCU模塊、CAN通信模塊、485通信模塊、模擬信號(hào)輸入控制模塊、按鍵及LED顯示模塊；所述的EMC濾波電路模塊用來(lái)抑制電網(wǎng)和功率逆變電路所產(chǎn)生的噪聲和高頻諧波；所述的AC/DC整流模塊采用集成整流橋芯片將交流電壓整流成直流電壓；所述的MCU模塊采用32位單片機(jī)；所述的DC/AC逆變電路模塊采用IPM功率模塊；直流供電模塊提供12V、5V、3.3V的三路直流電壓，為整個(gè)無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電；MCU模塊的PWM輸出管腳與驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入管腳連接，驅(qū)動(dòng)器模塊的信號(hào)輸出管腳與IPM功率模塊的信號(hào)輸入管腳連接，IPM功率模塊的U、V、W三個(gè)輸出管腳與無(wú)刷直流電機(jī)一一對(duì)應(yīng)連接。無(wú)刷直流電機(jī)的霍爾位置傳感器HU、HV、HW三個(gè)管腳通過(guò)速度反饋與MCU模塊的輸入捕獲管腳連接，IPM功率模塊的電流反饋端與MCU模塊的A/D輸入管腳連接。CAN通信模塊與MCU模塊的CAN通信口連接；485通信模塊與MCU模塊的串行通信口連接；模擬信號(hào)輸入控制模塊與MCU模塊的A/D輸入管腳連接。按鍵及LED顯示模塊與MCU模塊的普通I/O連接?；贛CU的無(wú)刷直流電機(jī)控制器的工作原理如下:交流380V經(jīng)過(guò)EMC濾波電路，抑制掉電網(wǎng)和功率逆變電路所產(chǎn)生的噪聲和高頻諧波，經(jīng)過(guò)AC/DC整流電路，再送入IPM功率模塊，直流供電模塊將整流后的直流電壓通過(guò)開關(guān)電源和穩(wěn)壓芯片輸出12V、5V、3.3V的三路直流電源，其中12V用作IPM功率模塊驅(qū)動(dòng)電源，5V為無(wú)刷直流電機(jī)霍爾傳感器和485等通信模塊供電，3.3V主要為MCU供電。單片機(jī)根據(jù)外部設(shè)定的電機(jī)轉(zhuǎn)速，自動(dòng)調(diào)節(jié)PWM占空比，并把PWM信號(hào)送入功率驅(qū)動(dòng)電路，再由驅(qū)動(dòng)電路控制IPM功率模塊的U、V、M三相輸出電壓，也就是說(shuō)，調(diào)節(jié)PWM占空t匕，IPM功率模塊的U、V、M三相輸出電壓的大小會(huì)隨之改變，從而達(dá)到控制無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速之目的；控制器根據(jù)電機(jī)的電流反饋和速度反饋，構(gòu)成電流環(huán)和速度環(huán)，分別采用變積分式PID算法和增量式PID算法，將電流環(huán)作為速度環(huán)的內(nèi)環(huán)，構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，以確保無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩穩(wěn)定?？刂破鞲鶕?jù)實(shí)際工作環(huán)境需要，可通過(guò)CAN通信、485通信和模擬電壓或電流信號(hào)三種方式與PLC控制器等上位機(jī)相連，增加了無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的靈活性和擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求1.基于MCU的無(wú)刷直流電機(jī)控制器，包括EMC濾波電路模塊、AC/DC整流模塊、直流電壓供電模塊、DC/AC逆變電路模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊、MCU模塊、CAN通信模塊、485通信模塊、模擬信號(hào)輸入控制模塊、按鍵和LED顯示模塊； 其特征在于:所述的EMC濾波電路模塊抑制電網(wǎng)和功率逆變電路所產(chǎn)生的噪聲和高頻諧波后將交流電壓輸入到AC/DC整流模塊中；AC/DC整流模塊采用集成整流橋芯片將交流電壓整流成直流電壓并輸入到DC/AC逆變電路模塊中；所述的MCU模塊采用32位單片機(jī)；所述的DC/AC逆變電路模塊采用IPM功率模塊；直流供電模塊提供12V、5V、3.3V的三路直流電壓，為整個(gè)無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電；MCU模塊的PWM輸出管腳與驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入管腳連接，驅(qū)動(dòng)器模塊的信號(hào)輸出管腳與IPM功率模塊的信號(hào)輸入管腳連接，IPM功率模塊的U、V、W三個(gè)輸出管腳與無(wú)刷直流電機(jī)一一對(duì)應(yīng)連接；無(wú)刷直流電機(jī)的霍爾位置傳感器HU、HV、HW三個(gè)管腳通過(guò)速度反饋與MCU模塊的輸入捕獲管腳連接，IPM功率模塊的電流反饋端與MCU模塊的A/D輸入管腳連接；CAN通信模塊與MCU模塊的CAN通信口連接；485通信模塊與MCU模塊的串行通信口連接；模擬信號(hào)輸入控制模塊與MCU模塊的A/D輸入管腳連接；按鍵及LE D顯示模塊與MCU模塊的普通I/O連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于MCU的無(wú)刷直流電機(jī)控制器?，F(xiàn)有的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器大多采用DSP芯片(數(shù)字信號(hào)處理器)控制，基本能滿足實(shí)際需要，但總體成本過(guò)高，不利于產(chǎn)品大規(guī)模推廣。本實(shí)用新型包括EMC濾波電路模塊、AC/DC整流模塊、直流電壓供電模塊、DC/AC逆變電路模塊、功率驅(qū)動(dòng)電路模塊、MCU模塊、CAN通信模塊、485通信模塊、模擬信號(hào)輸入控制模塊、按鍵及LED顯示模塊；直流供電模塊提供12V、5V、3.3V的三路直流電壓；本實(shí)用新型極大簡(jiǎn)化了硬件電路結(jié)構(gòu)，縮短了開發(fā)周期，使系統(tǒng)具有更好的可移植性和可擴(kuò)展性。
文檔編號(hào)H02P7/28GK203119827SQ20132014778
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者高明煜, 陳文佳, 周光炎, 何志偉, 曾毓, 黃繼業(yè), 吳占雄, 李蕓 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)