一种无刷直流电机调速装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种无刷直流电机调速装置，设计了一种采用IGBT器件，DSP芯片，PWM控制电路以及各种保护电路；该装置在电机调速系统中添加了电流检测电路和转速检测电路，以使得电机运行的稳定性和安全性大大提高；该装置可以使电机灵活地实现启/停、正/反转，来满足不同的工业生产需求，而且还加入了过流、过压、过热、短路、缺相、超速等保护电路以及显示电路，使得电机运行的可靠性大大提升。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电机控制
，具体涉及一种无刷直流电机调速装置。
技术介绍
1955年美国人D.Harrison用晶体管换相线路代替有刷直流电机的机械电刷，标志着现代无刷直流电机的诞生。无刷直流电机(BLDC)比起交流电机来具有结构简单，运行稳定，可靠性高，维护方便，启动和调速性能优良等许多特点，随着新型永磁材料的问世以及相关电子器件的快速发展，无刷直流电机不仅应用于传统工业领域，而且越来越多地应用于许多新兴工业领域，如航天军工，电子生产，医疗器械等。目前市面上已经有许多厂家生产的几十种无刷直流电机调速装置，但其调速性能却是参差不齐，而且价格也是千差万别，好一点的调速器售价超过几千块，最便宜的几十块钱也有。这些厂家生产的调速器大都采用串电阻调速，或者是降压调速，少数高级点的调速器调速主要靠PWM电路改变电压平均值来控制，力矩主要由电流来控制，一般会带一个配套的电机驱动器，改变驱动器的输出电压，就可以控制电机的速度。尽管现在的无刷直流电机调速器功能已经基本上能够满足日常的工业生产需求，但是仍然存在以下问题：性价比不高，性能优良的价格太高，便宜的又构造太过简单，调速性能达不到要求；无保护装置，许多调速器在面临堵转，过流，过压，短路等有可能威胁电机安全运行的状况时，不能及时关断开关器件保护电机及线路安全；没有数字显示屏，不能实时监测电机当前运行速度。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本技术的目的在于，提供一种无刷直流电机调速装置，该装置采用PWM电路，通过改变占空比以改变电压的平均值，从而达到调节转速的目的。为了实现上述任务，本技术采用以下技术方案：一种无刷直流电机调速装置，该装置在电机调速系统中添加了电流检测电路，电流检测电路包括NMOS场效应管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电感L1、运算放大器OPAMP和滑动变阻器POT1，其中Q1的源极接R1的上端，R1的下端接地，在Q1和R1之间依次连接R2、R3和OPAMP的负输入端，OPAMP的正输入端经过R4后接地；C2的一端接地，另一端接L1后接电源；OPAMP的负电压端接在L1和C2之间，OPAMP的正电压端接POT1的滑动端，POT1串联在OPAMP的正输入端和输出端之间；C1的一端连接在R1的下端，另一端接在R2、R3之间。进一步地，所述的电机调速装置还包括添加在电机调速系统中的转速检测电路，转速检测电路中设置有光电式编码器，利用光电式编码器的接口单元对电机速度进行采样、计算，并得出给定转速与实际转速之间的误差，经过转速调节器运算后对电流进行调节。进一步地，所述的电机调速装置还包括添加在电机调速系统中的能耗制动电路、过流保护电路、过压保护电路和显示电路。本技术具有以下技术特点：本技术与现有技术相比，在加入了各种保护电路和显示电路之后电机运行更加安全且具有可视化界面使得对无刷直流地电机的速度控制更加精确；本装置结构简单，性价比高，调速性能好，对于电机设置了多重保护措施，保证电机安全、平稳的运行，提高了生产效率。附图说明图1为本技术的电源转换电路；图2为本技术的晶振电路；图3为本技术的复位设计电路；图4为本技术的电流检测电路；图5为本技术的电压检测电路；图6为本技术的转速检测电路；图7为本技术的驱动电路；图8为本技术的能耗制动电路；图9为本技术的过流保护电路；图10为本技术的过压保护电路；图11为本技术的电机调速系统的结构示意图；具体实施方式为了解决现有无刷直流电机速度控制的问题，本技术提供了一种新型无刷直流电机调速装置。该装置采用PWM电路通过改变占空比改变电压的平均值来达到改变转速的目的。一种无刷直流电机调速装置，该装置在电机调速系统中添加了电流检测电路，以使得电机运行的稳定性和安全性大大提高；采用让被测电流流过已知电阻，通过测量电阻两端的电压然后根据欧姆定理计算出电流大小的方法。在电流环串联相应阻值和功率的电阻，该电阻两端的电压经过有源滤波，放大隔离后送入数模转换器，通过AD采样就能够得到直流回路的电流；如图4所示，电流检测电路包括NMOS场效应管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电感L1、运算放大器OPAMP和滑动变阻器POT1，其中Q1的源极接R1的上端，R1的下端接地，在Q1和R1之间依次连接R2、R3和OPAMP的负输入端，OPAMP的正输入端经过R4后接地；C2的一端接地，另一端接L1后接电源；OPAMP的负电压端接在L1和C2之间，OPAMP的正电压端接POT1的滑动端，POT1串联在OPAMP的正输入端和输出端之间；C1的一端连接在R1的下端，另一端接在R2、R3之间。本方案中，在现有的电机调速系统中还添加了转速检测电路，转速检测电路中设置有光电式编码器，利用光电式编码器的接口单元对电机速度进行采样、计算，并得出给定转速与实际转速之间的误差，经过转速调节器运算后对电流进行调节，如图6所示。光电式编码器输出信号经过光耦隔离，再经过四通道差分接收芯片送入DSP运算。无刷直流电机在实际运行过程中会因为电网电流增大，电机短路，堵转等原因使得母线电流过大，威胁电机运行安全。在上述电路基础之上又加入了各种保护电路，给电机的安全运行保驾护航。包括能耗制动电路，过流保护电路、过压保护电路。本方案还在电机调速系统中增加了显示电路，可以让使用者实时监测电机转速，更加有利于电机的精细化控制。采用显示电路的目的主要是将电机实际运行速度和给定速度在LCD屏上显示出来，使整个调速系统具有可视化的界面。本方案所述的电机调速系统如图11所示。在该系统中：电源转换电路：电网交流电经过降压、整流、滤波、稳压、再滤波后给电子电路供电，其中直流无刷电机控制电路采用的是+5V电压，此外+5V还给编码器、霍尔位置传感器和部分芯片供电，DSP供电电压采用+3.3V，驱动电路采用+48V电压。电源转换电路如图1。稳压电源输入的是+5V直流电压。芯片TPS7333可以将+5V的直流电压转换为+3.3V的直流电压。并可提供上电复位信号。晶振电路：TM320LF2407内部的锁相环时钟模块可以提供三种时钟，CPULOCK，SYSLOCK，WATCH任何直接与CPU总线相连的外围设备都是采用CPULOCK，包括外部存储器接口。系统晶振电路如图2所示。复位电路：DSP在运行过程中，可能出现各种不确定干扰现象，为保证系统运行的稳定性及可靠性，必须设计复位电路保证系统出现故障后复位能够正常运行。复位电路有手动复位和上电复位两种复位方式，本方案采用芯片TPS3125实现手动复位。复位电路图如图3所示。电流检测电路：无刷直流电机调速系统的电流环是接检测直流母线电流的，电流检测来一般有两种方法，一种是采用通过霍尔传感器来检测电流，但是霍尔传感器价格昂贵，性价本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷直流电机调速装置，其特征在于，该装置在电机调速系统中添加了电流检测电路，电流检测电路包括NMOS场效应管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电感L1、运算放大器OPAMP和滑动变阻器POT1，其中Q1的源极接R1的上端，R1的下端接地，在Q1和R1之间依次连接R2、R3和OPAMP的负输入端，OPAMP的正输入端经过R4后接地；C2的一端接地，另一端接L1后接电源；OPAMP的负电压端接在L1和C2之间，OPAMP的正电压端接POT1的滑动端，POT1串联在OPAMP的正输入端和输出端之间；C1的一端连接在R1的下端，另一端接在R2、R3之间。

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机调速装置，其特征在于，该装置在电机调速
系统中添加了电流检测电路，电流检测电路包括NMOS场效应管Q1、
电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电感L1、
运算放大器OPAMP和滑动变阻器POT1，其中Q1的源极接R1的上端，
R1的下端接地，在Q1和R1之间依次连接R2、R3和OPAMP的负输入
端，OPAMP的正输入端经过R4后接地；C2的一端接地，另一端接L1
后接电源；OPAMP的负电压端接在L1和C2之间，OPAMP的正电压端
接POT1的滑动端，POT1串联在OPAMP的正输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆地，薛敬伟，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61