基于mcs-51的無(wú)刷直流力矩電機(jī)控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)控制設(shè)備，特別涉及一種采用MCS-51的無(wú)刷直流力矩電機(jī)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是近年來(lái)隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一種新型直流電動(dòng)機(jī)。它是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和軍事裝備中的重要的機(jī)電元件之一。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是在有刷電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。1813年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奠定了現(xiàn)代電機(jī)的基本理論。十九世紀(jì)四十年代研制成功了第一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)七十多年的發(fā)展，直流電動(dòng)機(jī)才趨于成熟階段。
[0003]由于直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是利用電子換相技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流時(shí)機(jī)的電刷換向的一種新型直流電動(dòng)機(jī)，所以無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的最大特點(diǎn)就是沒(méi)有換向器和電刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)。加之，客觀存在通常采用永磁體為轉(zhuǎn)子，沒(méi)有勵(lì)磁損耗；發(fā)熱的電樞繞組通常裝在外面的定子上，這樣熱阻較小，散熱容易。因此，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)沒(méi)有換向火花，沒(méi)有無(wú)線電干擾，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維修方便。此外，它還具備直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高、調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著高性能的電力電子器件和高性能磁性材料的問(wèn)世，大大提高了直流無(wú)刷時(shí)機(jī)的性能，故直流無(wú)刷時(shí)機(jī)在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，如醫(yī)療器械、儀器儀表、化工、輕紡以及家用電器等方面的應(yīng)用日益普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種沒(méi)有無(wú)線電干擾，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維修方便的基于MCS-51的無(wú)刷直流力矩電機(jī)控制器。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
基于MCS-51的無(wú)刷直流力矩電機(jī)控制器，其特征是:驅(qū)動(dòng)器和直流無(wú)刷電機(jī)相連；直流無(wú)刷電機(jī)的反饋信號(hào)端與信號(hào)變換電路相連；信號(hào)變換電路與單片機(jī)相連；單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)器相連；開(kāi)關(guān)主回路電路和單片機(jī)以及信號(hào)變換電路相連。
[0006]電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用三相Y聯(lián)結(jié)全控電路，采用三三通電方式，每隔60°換相一次，每個(gè)功率管通電180° ;它們的導(dǎo)通次序依次是VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3。
[0007]本發(fā)明的工作原理是當(dāng)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)讀入到單片機(jī)內(nèi)部的霍爾信號(hào)狀態(tài)輸出相應(yīng)控制字，來(lái)控制電子開(kāi)關(guān)主回路的電流換相以驅(qū)動(dòng)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)運(yùn)行?？刂齐娐分饕腥蟛糠纸M成:直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)主回路，主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，選擇能滿足一定功率要求的功率管，使其能根據(jù)控制電路的輸出信號(hào)正確地導(dǎo)通、斷開(kāi)。該部分已有現(xiàn)成電路；信號(hào)變換電路主要包括將從電動(dòng)機(jī)出來(lái)的六路霍爾傳感器的信號(hào)變換成與單片機(jī)兼容的三路位置信號(hào)和將從單片機(jī)出來(lái)的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)變換成與并關(guān)電路匹配的信號(hào)；控制器的軟件使電路按照給定的邏輯工作。
[0008]電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用三相Y聯(lián)結(jié)全控電路，在該電路中，的三相繞組為Y聯(lián)結(jié)。VF1、VF2、…、VF6為六只M0SFET功率管，起繞組的開(kāi)關(guān)作用。VF1、VF3和YF5為P溝道M0SFET，其柵極為低電平時(shí)導(dǎo)通，VF2、VF4和VF6為N溝道M0SFET其柵極為高電平時(shí)導(dǎo)通。
[0009]采用三三通電方式，每隔60°換相一次，每個(gè)功率管通電180° ;它們的導(dǎo)通次序依次是 VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3。當(dāng)VF6VF1VF2導(dǎo)通時(shí)，電流從VF1管流入A相繞組，經(jīng)B相和C相繞組(這時(shí)B、C兩相繞組為并聯(lián))分別從VF6和VF2流出。這時(shí)流過(guò)B相和C相繞組的電流分別為流過(guò)A相繞組的一半，方向同A相，而大小為1.5Ta。經(jīng)過(guò)60°電角度后，換相到VF1VF2VF3，即先關(guān)斷VF6而后導(dǎo)通VF3 (注意，一定要先關(guān)VF6而后通VF3，否則就會(huì)出現(xiàn)VF5和VF3同時(shí)通電，則電源被VF5VF3短路，這是絕對(duì)不允許的)。這時(shí)電流分別從VF1和VF3流入，經(jīng)A相和B相繞組(相當(dāng)產(chǎn)A相和B相并聯(lián))再流入C相繞組，經(jīng)VF2流出。其方向與一 C相向，轉(zhuǎn)過(guò)了60°，大小仍然是1.5Ta。再經(jīng)過(guò)60°電角度后，換相到VF1VF2VF3通電，而后依次類(lèi)推。
[0010]程序執(zhí)行的時(shí)候，按照以下步驟進(jìn)行，首先初始化程序，然后進(jìn)行延時(shí)0.1ms，以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分來(lái)計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)一周要30ms，每60°需換向一次，每次換向時(shí)間間隔為0.5ms左右，而程序循環(huán)一周也只是0.05ms左右，由于單片機(jī)采用6MHZ的晶振，每個(gè)機(jī)器周期為2 μ s，50個(gè)機(jī)器周期就是0.1ms，所以可用采用延時(shí)的辦法得到0.1ms的延時(shí)。之后進(jìn)行正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)，如果檢測(cè)到電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)位一旦發(fā)生變化，那么就應(yīng)使電機(jī)從正轉(zhuǎn)變至反轉(zhuǎn)或從反轉(zhuǎn)變至正轉(zhuǎn)，但如果僅根據(jù)這個(gè)狀態(tài)就換向會(huì)使電機(jī)繞組瞬間通過(guò)很大的電流，有可能過(guò)熱燒壞電機(jī)，所以設(shè)計(jì)了這一個(gè)子程序，進(jìn)行緩沖實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)地切換轉(zhuǎn)向。最后輸出控制字。
[0011]有益效果:本發(fā)明是基于MCS-51的基礎(chǔ)上，構(gòu)架呈成的一種無(wú)刷直流力矩電機(jī)控制器，具有沒(méi)有無(wú)線電干擾，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維修方便的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的控制電路原理圖。
[0013]圖2為Y聯(lián)結(jié)繞組三相全控橋式電路圖。
[0014]圖3為系統(tǒng)程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例1
結(jié)合圖1，圖1為本發(fā)明的控制電路原理圖；本發(fā)明的工作原理是當(dāng)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)讀入到單片機(jī)內(nèi)部的霍爾信號(hào)狀態(tài)輸出相應(yīng)控制字，來(lái)控制電子開(kāi)關(guān)主回路的電流換相以驅(qū)動(dòng)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)運(yùn)行?？刂齐娐分饕腥蟛糠纸M成:直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)主回路，主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，選擇能滿足一定功率要求的功率管，使其能根據(jù)控制電路的輸出信號(hào)正確地導(dǎo)通、斷開(kāi)。該部分已有現(xiàn)成電路；信號(hào)變換電路主要包括將從電動(dòng)機(jī)出來(lái)的六路霍爾傳感器的信號(hào)變換成與單片機(jī)兼容的三路位置信號(hào)和將從單片機(jī)出來(lái)的六路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)變換成與并關(guān)電路匹配的信號(hào)；控制器的軟件使電路按照給定的邏輯工作。
[0017]實(shí)施例2
結(jié)合圖2，圖2為Y聯(lián)結(jié)繞組三相全控橋式電路圖。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用三相Y聯(lián)結(jié)全控電路，在該電路中，的三相繞組為Y聯(lián)結(jié)。VF1、VF2、…、VF6為六只M0SFET功率管，起繞組的開(kāi)關(guān)作用。VF1、VF3和YF5為P溝道M0SFET，其柵極為低電平時(shí)導(dǎo)通，VF2、VF4和VF6為N溝道M0SFET其柵極為高電平時(shí)導(dǎo)通。
[0018]采用三三通電方式，每隔60°換相一次，每個(gè)功率管通電180°。它們的導(dǎo)通次序依次是 VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3。當(dāng)VF6VF1VF2導(dǎo)通時(shí)，電流從VF1管流入A相繞組，經(jīng)B相和C相繞組(這時(shí)B、C兩相繞組為并聯(lián))分別從VF6和VF2流出。這時(shí)流過(guò)B相和C相繞組的電流分別為流過(guò)A相繞組的一半，方向同A相，而大小為1.5Ta。經(jīng)過(guò)60°電角度后，換相到VF1VF2VF3，即先關(guān)斷VF6而后導(dǎo)通VF3 (注意，一定要先關(guān)VF6而后通VF3，否則就會(huì)出現(xiàn)VF5和VF3同時(shí)通電，則電源被VF5VF3短路，這是絕對(duì)不允許的)。這時(shí)電流分別從VF1和VF3流入，經(jīng)A相和B相繞組(相當(dāng)產(chǎn)A相和B相并聯(lián))再流入C相繞組，經(jīng)VF2流出。其方向與一 C相向，轉(zhuǎn)過(guò)了60°，大小仍然是1.5Ta。再經(jīng)過(guò)60°電角度后，換相到VF1VF2VF3通電，而后依次類(lèi)推。
[0019]實(shí)施例3
結(jié)合圖3，圖3為系統(tǒng)程序流程圖。
[0020]程序執(zhí)行的時(shí)候，按照以下步驟進(jìn)行，首先初始化程序，然后進(jìn)行延時(shí)0.1ms，以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分來(lái)計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)一周要30ms，每60°需換向一次，每次換向時(shí)間間隔為0.5ms左右，而程序循環(huán)一周也只是0.05ms左右，由于單片機(jī)采用6MHZ的晶振，每個(gè)機(jī)器周期為2 μ s，50個(gè)機(jī)器周期就是0.1ms，所以可用采用延時(shí)的辦法得到0.1ms的延時(shí)。之后進(jìn)行正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)，如果檢測(cè)到電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)位一旦發(fā)生變化，那么就應(yīng)使電機(jī)從正轉(zhuǎn)變至反轉(zhuǎn)或從反轉(zhuǎn)變至正轉(zhuǎn)，但如果僅根據(jù)這個(gè)狀態(tài)就換向會(huì)使電機(jī)繞組瞬間通過(guò)很大的電流，有可能過(guò)熱燒壞電機(jī)，所以設(shè)計(jì)了這一個(gè)子程序，進(jìn)行緩沖實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)地切換轉(zhuǎn)向，最后輸出控制字。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于MCS-51的無(wú)刷直流力矩電機(jī)控制器，其特征是:驅(qū)動(dòng)器和直流無(wú)刷電機(jī)相連；直流無(wú)刷電機(jī)的反饋信號(hào)端與信號(hào)變換電路相連；信號(hào)變換電路與單片機(jī)相連；單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)器相連；開(kāi)關(guān)主回路電路和單片機(jī)以及信號(hào)變換電路相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCS-51的無(wú)刷直流力矩電機(jī)控制器，其特征是:電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用三相Y聯(lián)結(jié)全控電路，采用三三通電方式，每隔60°換相一次，每個(gè)功率管通電180。；它們的導(dǎo)通次序依次是 VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3。
【專(zhuān)利摘要】<b>本發(fā)明提供一種基于</b><b>MCS-51</b><b>的無(wú)刷直流力矩電機(jī)控制器，驅(qū)動(dòng)器和直流無(wú)刷電機(jī)相連；直流無(wú)刷電機(jī)的反饋信號(hào)端與信號(hào)變換電路相連；信號(hào)變換電路與單片機(jī)相連；單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)器相連；開(kāi)關(guān)主回路電路和單片機(jī)以及信號(hào)變換電路相連。當(dāng)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)讀入到單片機(jī)內(nèi)部的霍爾信號(hào)狀態(tài)輸出相應(yīng)控制字，來(lái)控制電子開(kāi)關(guān)主回路的電流換相以驅(qū)動(dòng)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)運(yùn)行?？刂齐娐分饕腥蟛糠纸M成：直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)主回路，信號(hào)變換電路</b><b>,</b><b>控制器電路組成。</b>
【IPC分類(lèi)】H02P6/30, H02P6/15
【公開(kāi)號(hào)】CN105391355
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510987049
【發(fā)明人】黃東梅
【申請(qǐng)人】哈爾濱米米米業(yè)科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月27日