一種基于mcu的開關磁阻電機控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于MCU的開關磁阻電機控制器?；贛CU的開關磁阻電機控制器包括CAN通信模塊、MCU模塊、旋轉變壓器解碼模塊、功率驅動模塊、電流傳感器模塊、母線電壓檢測模塊、制動模塊和整流濾波模塊。本實用新型采用32位STM32F103單片機來作為主控制芯片，它保持了傳統單片機編程容易、靈活性和適應性好、升級方便等優(yōu)點；同時也有很高的運算精度、運算速度和處理大量數據的能力。同時,本實用新型采用旋轉編碼器進行測速，具有抗振動性強，采用CAN通信方式與上位機通信，具有抗干擾性強和環(huán)境適用性好。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電力電子【技術領域】，具體涉及一種基于MCU的開關磁阻電機控制 器。 -種基于MCU的開關磁阻電機控制器
【背景技術】
[0002] 開關磁阻電機調速是繼直流調速、交流調速后發(fā)展起來的一種新型的調速系統， 由開關磁阻電機及控制器兩部分組成。電機為定轉子雙凸極結構，轉子上無繞組及永磁 體，定子上有集中繞組，電機結構簡單可靠?？刂破髦饕汕度胧轿⑻幚砥鳌⒖删幊踢壿嬈?件、外圍接口電路、驅動電路及控制軟件組成。該調速系統具有高效節(jié)能、調速范圍寬、起動 電流小，起動轉矩大、可頻繁起停及正反轉切換、高轉矩/慣量比及可四象限運行等優(yōu)點， 能夠為變速驅動提供一個好的解決方案。本實用新型設計了基于MCU的開關磁阻電機控制 器，該控制器能夠滿足大部分通用調速場合性能的要求，而且成本低，便于推廣應用。
【發(fā)明內容】
[0003] 本實用新型針對現有技術的不足，提出一種基于MCU的開關磁阻電機控制器。
[0004] 為實現以上目的，本實用新型采用的技術方案為：
[0005] -種基于MCU的開關磁阻電機控制器包括CAN通信模塊、MCU模塊、旋轉變壓器解 碼模塊、功率驅動模塊、電流傳感器模塊、母線電壓檢測模塊、制動模塊和整流濾波模塊；
[0006] 所述的CAN通信模塊采用自帶隔離的CAN收發(fā)器IS01050 ;所述的MCU模塊采用32 位STM32F103單片機；所述的旋轉變壓器解碼模塊包括旋轉變壓器和旋轉變壓器解碼芯片 AD2S1205 ;所述的功率驅動模塊包括帶有過流保護的IGBT驅動芯片A316J、4塊半橋IGBT 模塊SKM100GAR123D和4塊半橋IGBT模塊SKM100GAL123D組成4路不對稱橋；所述的電流 傳感器模塊采用電流傳感器CSNP661 ;所述的整流濾波模塊和母線電壓檢測模塊構成母線 電壓檢測功能；所述的整流濾波模塊和制動模塊構成放電功能。
[0007] 所述的MCU模塊的4路PWM輸出管腳與功率驅動模塊的IGBT驅動芯片的信號輸 入管腳相連，功率驅動模塊的驅動芯片的電流過流報警反饋引腳與MCU模塊的普通I/O 口 相連，功率驅動模塊輸入電壓連接到整流濾波模塊，整流濾波模塊與母線電壓檢測模塊的 輸入信號端口相連，母線電壓檢測模塊的輸出信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動 模塊的輸入信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸出信號端口與整流濾波模 塊連接，功率驅動模塊的一路不對稱橋輸出驅動信號端口與電流傳感器的輸入引腳相連， 電流傳感器模塊的電流傳感器信號輸出接口與MCU模塊的AD輸入口相連，功率驅動模塊的 四路不對稱橋輸出驅動信號端口與開關磁阻電機的四個線包輸入引腳相連，旋轉變壓器解 碼模塊的解碼芯片信號輸出接口與MCU模塊的普通SPI接口相連，旋轉變壓器解碼模塊中 通過旋轉變壓器測量開關磁阻電機的轉子位置，CAN通信模塊通信接口與MCU模塊的CAN通 信接口相連，人機交互界面的按鍵和數碼管引腳與MCU模塊的普通I/O 口連接。
[0008] 本實用新型有益效果是：本實用新型采用32位STM32F103單片機來作為主控制芯 片，它保持了傳統單片機編程容易、靈活性和適應性好、升級方便等優(yōu)點；同時也有很高的 運算精度、運算速度和處理大量數據的能力。同時，本實用新型采用旋轉編碼器進行測速， 具有抗振動性強，采用CAN通信方式與上位機通信，具有抗干擾性強和環(huán)境適用性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0010] 如圖1所不，一種基于MCU的開關磁阻電機控制器包括CAN通信模塊、MCU模塊、 旋轉變壓器解碼模塊、功率驅動模塊、電流傳感器模塊、母線電壓檢測模塊、制動模塊和整 流濾波模塊；
[0011] 所述的CAN通信模塊采用自帶隔離的CAN收發(fā)器IS01050 ;所述的MCU模塊采用32 位STM32F103單片機；所述的旋轉變壓器解碼模塊包括旋轉變壓器和旋轉變壓器解碼芯片 AD2S1205 ;所述的功率驅動模塊包括帶有過流保護的IGBT驅動芯片A316J、4塊半橋IGBT 模塊SKM100GAR123D和4塊半橋IGBT模塊SKM100GAL123D組成4路不對稱橋；所述的電流 傳感器模塊采用電流傳感器CSNP661 ;所述的整流濾波模塊和母線電壓檢測模塊構成母線 電壓檢測功能；所述的整流濾波模塊和制動模塊構成放電功能。
[0012] 所述的MCU模塊的4路PWM輸出管腳與功率驅動模塊的IGBT驅動芯片的信號輸 入管腳相連，功率驅動模塊的驅動芯片的電流過流報警反饋引腳與MCU模塊的普通I/O 口 相連，功率驅動模塊輸入電壓連接到整流濾波模塊，整流濾波模塊與母線電壓檢測模塊的 輸入信號端口相連，母線電壓檢測模塊的輸出信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動 模塊的輸入信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸出信號端口與整流濾波模 塊連接，功率驅動模塊的一路不對稱橋輸出驅動信號端口與電流傳感器的輸入引腳相連， 電流傳感器模塊的電流傳感器信號輸出接口與MCU模塊的AD輸入口相連，功率驅動模塊的 四路不對稱橋輸出驅動信號端口與開關磁阻電機的四個線包輸入引腳相連，旋轉變壓器解 碼模塊的解碼芯片信號輸出接口與MCU模塊的普通SPI接口相連，旋轉變壓器解碼模塊中 通過旋轉變壓器測量開關磁阻電機的轉子位置，CAN通信模塊通信接口與MCU模塊的CAN通 信接口相連，人機交互界面的按鍵和數碼管引腳與MCU模塊的普通I/O 口連接。
[0013] 基于MCU的開關磁阻電機控制器的工作原理如下：
[0014] MCU先根據旋轉變壓器得到了開關磁阻電機的轉子位置驅動相應的電機線包通 電，電機就不斷向前旋轉，低速時通過控制流過線包的電流可以調節(jié)電機的輸出扭矩，高速 旋轉時通過調節(jié)電機線包的開通角和關斷角就可以調節(jié)電機的扭矩和轉速。電機通過光纖 通訊讀取設定的速度以及電機的旋轉速度自動選擇工作模式是在低速模式或者高速模式， 低速模式下通過PID調節(jié)程序調節(jié)IGBT的輸出PWM調節(jié)電機電流。高速模式下通過PID 調節(jié)程序調節(jié)IGBT的開通角和關斷角調節(jié)電機轉速。
[0015] 控制器根據電機的電流和速度反饋，構成電流環(huán)和速度環(huán)，分別采用積分分離式 PID算法和增量式PID算法，低速下將電流換作為速度環(huán)的內環(huán)，高速下程序通過控制IGBT 的開通角和關斷角調節(jié)速度和扭矩，以確保電機輸出的轉速穩(wěn)定。
【權利要求】
1. 一種基于MCU的開關磁阻電機控制器，包括CAN通信模塊、MCU模塊、旋轉變壓器解 碼模塊、功率驅動模塊、電流傳感器模塊、母線電壓檢測模塊、制動模塊和整流濾波模塊； 其特征在于：所述的MCU模塊的4路PWM輸出管腳與功率驅動模塊的IGBT驅動芯片的 信號輸入管腳相連，功率驅動模塊的驅動芯片的電流過流報警反饋引腳與MCU模塊的普通 I/O 口相連，功率驅動模塊輸入電壓連接到整流濾波模塊，整流濾波模塊與母線電壓檢測模 塊的輸入信號端口相連，母線電壓檢測模塊的輸出信號端口連接到MCU模塊的普通10 口， 制動模塊的輸入信號端口連接到MCU模塊的普通10 口，制動模塊的輸出信號端口與整流濾 波模塊連接，功率驅動模塊的一路不對稱橋輸出驅動信號端口與電流傳感器的輸入引腳相 連，電流傳感器模塊的電流傳感器信號輸出接口與MCU模塊的AD輸入口相連，功率驅動模 塊的四路不對稱橋輸出驅動信號端口與開關磁阻電機的四個線包輸入引腳相連，旋轉變壓 器解碼模塊的解碼芯片信號輸出接口與MCU模塊的普通SPI接口相連，旋轉變壓器解碼模 塊中通過旋轉變壓器測量開關磁阻電機的轉子位置，CAN通信模塊通信接口與MCU模塊的 CAN通信接口相連，人機交互界面的按鍵和數碼管引腳與MCU模塊的普通I/O 口連接； 所述的CAN通信模塊采用自帶隔離的CAN收發(fā)器IS01050 ;所述的MCU模塊采用32 位STM32F103單片機；所述的旋轉變壓器解碼模塊包括旋轉變壓器和旋轉變壓器解碼芯片 AD2S1205 ;所述的功率驅動模塊包括帶有過流保護的IGBT驅動芯片A316J、4塊半橋IGBT 模塊SKM100GAR123D和4塊半橋IGBT模塊SKM100GAL123D組成4路不對稱橋；所述的電流 傳感器模塊采用電流傳感器CSNP661 ;所述的整流濾波模塊和母線電壓檢測模塊構成母線 電壓檢測功能；所述的整流濾波模塊和制動模塊構成放電功能。
【文檔編號】H02P6/16GK203883718SQ201420197903
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權日:2014年4月21日
【發(fā)明者】李波, 金崇程, 章永亮, 王亮, 呂程輝, 戴岳堯 申請人:杭州坦諾電氣自動化有限公司