專利名稱：無刷直流電動機180度變頻控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型為無刷直流電動機驅動變頻控制器，屬于變頻電機驅動領域，用于電動車電動機控制。
背景技術：
現(xiàn)有的電動車控制器都為120度變頻控制器，其相電流波形為階梯形方波。任意時刻三相中只有兩相導通，ー相截止，表現(xiàn)在驅動波形上就是任意ー個電周期里，每相都只導通120度。這種方式最常見的是采用六拍換向控制設計，算法很簡單，容易實現(xiàn)。缺點是轉矩和轉速變化大的時候，效率就低，而且轉矩特性差，甚至丟速，在低速段容易抖動。從中央處理單元的角度來講，現(xiàn)有的180度直流正弦波驅動通常采用DSP芯片來驅動，因為傳統(tǒng)的51單片機片上資源不夠豐富，使得傳統(tǒng)的單片機不能夠勝任正弦波直流電機驅動的信號和數(shù)學模型處理，而DSP芯片的資源對無刷直流電動機來說并不能得到最大的利用，存在一定程度的浪費。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術及其實際應用中的不足，提供一種低功耗、低成本的電動機無刷直流電動機180度變頻控制器替代原先的120度變頻控制器。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是電動車無刷直流電動機180度變頻控制器，其特征在于包括電源電路、單片機控制電路、PWM轉換電路、電流采樣電路和電機功率驅動電路。電源電路分別為電機和其他電路提供48V和5V電源。電源電路一端與功率模塊相連，一端通過電平轉換與單片機控制電路相連，單片機中央處理單元通過PWM轉換電路與功率模塊相連，功率模塊三相輸出與無刷直流電動機相連，無刷直流電動機與霍爾傳感器相連，單片機與采樣電路相連。所述核心芯片采用意法半導體公司生產的高性能、低價位控制芯片STM8S207。在24MHz頻率下，最高處理效能高達20MIPS。棧指針和16位索引寄存器可改進表處理性能，此外，棧指針的改善、新增尋址模式和新指令等特性增強了對C編程和實時性能的支持，并提高了代碼密度和處理器能效。該芯片配備了豐富外設，可支持精確控制和監(jiān)視功能，包括10位模數(shù)轉換器，最多有16條通道，轉換用時小于3微秒；先進的16位控制定時器可用于馬達控制、捕獲/比較和PWM功能。該處理器具有強大的處理能力和運行速度，功耗超低，應用方便等優(yōu)點。所述電源電路其特征在于為濾除電機工作時母線上的紋波，穩(wěn)定母線電壓，48V間并聯(lián)了ー個330uF/80V的大電容?？刂齐娐钒迳嫌些`個15V的電源，和三個5V電源。其中三個5V電源是從15V電源轉換而來的，其中只有一個和它共地，另兩個是采用開關電源芯片設計，是隔離的兩個5V。15V電源由24V電源轉換而來，24V接ロ來自兩個電池的串聯(lián)電壓。[0008]所述電源電路其特征在于采樣電路由運算放大器實現(xiàn)差分采樣，采用CHMC D393芯片，該芯片為兩電壓比較集成運放電路。[0009]所述電源電路其特征在于其驅動電路包括上橋臂驅動電路和下橋臂驅動電路，上下橋臂電路相連，共同驅動電動機的一相電路。
圖I為本實用新型控制方案框圖；圖2為STM單片機控制電路圖；圖3為功率驅動電路圖。
具體實施方案
以下結合附圖并通過實施方案對本實用新型做進ー步說明。如附圖I所示，該變頻控制器包括電源電路、STM單片機控制電路、電流檢測電路、功率驅動電路和位直檢測電路。電源電路為各個電路提供48V和5V電源，單片機電路與功率驅動電路、電流檢測電路、位置參數(shù)檢測電路電連接，功率驅動電路驅動無刷直流電動機。單片機采用意法半導體公司生產的高性能、低價位控制芯片STM8S207，該芯片配備了豐富外設，可支持精確控制和監(jiān)視功能，包括10位模數(shù)轉換器，最多有16條通道，轉換用時小于3微秒；先進的16位控制定時器可用于馬達控制、捕獲/比較和PWM功能。該處理器具有強大的處理能力和運行速度，功耗超低，應用方便等優(yōu)點。電流采樣電路采用霍爾電流傳感器，采集電機的三相電流，如圖2所示。電路由運算放大器實現(xiàn)差分采樣，采用CHMC D393芯片，該芯片為兩電壓比較集成運放電路，前ー個放人器用做反向器可以將輸入波形的幅值控制在±1. 65V之間，后ー個放大器是加法器，其中ー個加數(shù)為-15V電平，另ー個為前ー個放大器輸出Ul。無刷直流電動機驅動電流是三相正弦電流，是通過MOSFET或者IGBT組成的逆變橋路產生的，逆變橋是一個由六個開關管組成的三相橋臂，采用適當?shù)拈_關策略可以使電動機三相繞組中的電流成為三相正弦電流。該系統(tǒng)采用三對兒K80E08K3管組成了逆變電路。圖3為一相逆變橋電路圖。
權利要求1.無刷直流電動機180度變頻控制器，其特征在于包括電源電路、單片機控制電路、PWM轉換電路、電流采樣電路和電機功率驅動電路，電源電路分別為電機和其他電路提供48V和5V電源，電源電路一端與功率模塊相連，一端通過電平轉換與單片機控制電路相連，單片機中央處理單元通過PWM轉換電路與功率模塊相連，功率模塊三相輸出與無刷直流電動機相連，無刷直流電動機與霍爾傳感器相連，單片機與采樣電路相連。
2.根據(jù)權利I要求所述的無刷直流電動機180度變頻控制器，其特征在于為濾除電機工作時母線上的紋波，穩(wěn)定母線電壓，48V間并聯(lián)了一個330uF/80V的大電容，控制電路板上有一個15V的電源，和三個5V電源。其中三個5V電源是從15V電源轉換而來的，其中只有一個和它共地，另兩個是采用開關電源芯片設計，是隔離的兩個5V，15V電源由24V電源轉換而來，24V接口來自兩個電池的串聯(lián)電壓。
3.根據(jù)權利I要求所述的無刷直流電動機180度變頻控制器，其特征在于采樣電路由運算放大器實現(xiàn)差分采樣，采用CHMC D393芯片，該芯片為兩電壓比較集成運放電路。
4.根據(jù)權利I要求所述的無刷直流電動機180度變頻控制器，其特征在于驅動電路包括上橋臂驅動電路和下橋臂驅動電路，上下橋臂電路相連，共同驅動電動機的一相電路。
專利摘要本實用新型為無刷直流電動機正弦波變頻控制器，即180度變頻控制器，主要應用在電動車電動機控制上。該控制器包含單片機控制模塊、電流采樣模塊、功率驅動模塊。無刷直流電動機為系統(tǒng)的被控對象。STM單片機作為核心控制器件，分別與驅動模塊、電流采樣模塊和位置檢測模塊相連接。其工作過程為控制器借助轉子上的霍爾傳感器檢測出的位置信號，通過電子換相電路去驅動與電樞繞組連接的相應的功率開關器件，使電樞繞組依次饋電，從而在定子繞組上產生圓形的旋轉磁場，驅動永磁轉子旋轉。隨著轉子的轉動，位置傳感器不斷地檢測位置并送出信號，以改變電樞繞組的通電狀態(tài)，周而復始，保持定子繞組作用在轉子永磁體上的電磁轉矩方向始終不變，從而使電動機不停地轉動起來。
文檔編號H02P6/10GK202406076SQ201120529849
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權日2011年12月16日
發(fā)明者安海霞 申請人:天津市職業(yè)大學