一种电动机控制系统的电机驱动器技术方案

本发明专利技术公开一种电动机控制系统的电机驱动器。属于电动机控制领域。该电机驱动器包括：DSP控制器、功率驱动电路、电流检测电路、反电动势检测电路、接口电路、保护电路、三相全桥逆变电路；其中DSP控制器的PWM信号输出端口经功率驱动电路与三相全桥逆变电路连接；DSP控制器分别经模拟/数字转换器ADC与电流检测电路和反电动势检测电路连接；保护电路相应连接到DSP控制器的控制端；其中三相全桥逆变电路连接电动机的输出端通过反馈线路与电流检测电路连接。该电机驱动器利用DSP控制器组成整体电路，具有结构简单，成本低，便于维护，采用软、硬件结合的控制方式灵活，控制效果好。整个控制系统在软、硬件的协同配合下实现对无刷直流电动机的闭环控制。

Motor drive for motor control system

The invention discloses an electric motor driver of an electric motor control system. The utility model belongs to the field of motor control. This motor driver includes: DSP controller, power drive circuit, current detection circuit, the back EMF detection circuit, interface circuit, protection circuit, three-phase full bridge inverter circuit; the PWM signal output port of the DSP controller by the power drive circuit and three-phase full bridge inverter circuit is connected with the DSP controller respectively; the analog / digital converter ADC with the current detecting circuit and the back EMF detection circuit is connected; corresponding protection circuit is connected to the control end of the DSP controller; the output three-phase full bridge inverter circuit is connected with the end of the motor is connected by a feedback circuit and current detection circuit. The motor driver uses the DSP controller to form an integral circuit, and has the advantages of simple structure, low cost, easy maintenance, flexible hardware and hardware combination, flexible control mode, and good control effect. The whole control system realizes the closed loop control of Brushless DC motor under the coordination of software and hardware.

【技术实现步骤摘要】
一种电动机控制系统的电机驱动器
本专利技术涉及电动机控制领域，尤其涉及一种可作为电动机控制系统的电机驱动器。
技术介绍
直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于采用电刷式机械换相，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电动机应运而生。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电动机和正弦波直流无刷电动机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电动机，而是泛指具备有刷直流电动机外部特性的电子换相电动机。无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可靠、易于控制。其应用从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。无刷直流电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成，电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成，而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时，控制器根据位置传感器测得的电动机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管，进行有序换流，以驱动直流电动机。用位置传感器作为转子的位置检测装置是最直接有效的方法。但是由于位置传感器的存在，增加了无刷直流电动机的重量和结构尺寸，不利于电动机的小型化；旋转时传感器难免有磨损，且不易维护；同时，传感器的安装精度和灵敏度直接影响电动机的运行性能；另一方面，由于传输线太多，容易引入干扰信号；由于是硬件采集信号，更降低了系统的可靠性。为适应无刷电动机的进一步发展，无位置传感器无刷直流电动机应运而生，它一般利用电枢绕组的感应反电动势来间接获得转子磁极位置，与直接检测法相比，省去了位置传感器，简化了电动机本体结构，取得了良好的效果，并得到了广泛的应用。而近些年，随着电子技术、控制技术的发展，位置检测可以通过芯片配合适当的算法来实现。但现有的用于无位置传感器无刷直流电动机的控制系统普便存在电路不完善，硬件电路复杂，没有相应的电压、电流保护电路及成本相对较高等缺点。
技术实现思路
鉴于上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种电机驱动器，其目的是解决现有的无位置传感器的电机驱动器硬件电路复杂、成本高，没有相应的电压、电流保护电路等方面存在的问题。本专利技术实施方式是通过以下技术方案实现的：本专利技术实施方式提供一种电机驱动器，包括：DSP控制器、功率驱动电路、三相全桥逆变电路、反电动势检测电路、电流检测电路和保护电路；所述DSP控制器，其脉冲宽度调制PWM信号输出端经功率驱动电路与驱动电动机的三相全桥逆变电路连接，用于输出正确的PWM控制方波，经功率驱动电路控制三相全桥逆变电路的通断，实现对电动机的正确馈电，控制电动机运行；所述反电动势检测电路，经模拟/数字转换器ADC与所述DSP控制器，用于根据模拟/数字转换器ADC转换所测量得到的端电压信号来得到反电动势过零点，进而确定换相点，通过所述DSP控制器控制输出正确的PWM控制方波；所述电流检测电路，通过模拟/数字转换器ADC与所述DSP控制器连接，其反馈端与所述三相全桥逆变电路输出端连接，用于对三相全桥逆变电路反馈的电流信号进行检测，并经模拟/数字转换器ADC转换后传送至所述DSP控制器用于确定是否过流；所述保护电路，与所述DSP控制器的控制端连接，用于根据所述DSP控制器控制端提供的电流与电压的变化，对所述DSP控制器进行过流、过压保护。所述的DSP控制器采用TMS320LF240x系列芯片。所述的DSP控制器采用TMS320LF240芯片。所述的电流检测电路由接在三相全桥逆变电路的逆变桥下端与功率驱动电路的功率板地线之间的分流电阻和放大电路组成。所述的反电动势检测电路是由两个电阻和一个起滤波作用的电容组成的端电压分压电路。所述的功率驱动电路由三片IR21101连接组成。所述电机驱动器还包括：接口电路，用于连接外部设备，具体包括键盘和显示电路以及内存扩展电路。所述的保护电路为过流保护电路和过压保护电路。所述三相全桥逆变电路由六片功率MOSFET管两两串联后再并联的方式构成；其中功率MOSFET管采用IRFP250/200v/30A或IRFP054/60V/70A。通过本专利技术技术方案的实施，很好的解决了现有的无位置传感器的无刷直流电动机控制系统成本高、硬件电路复杂，没有相应的电压、电流保护电路等方面存在的问题；本专利技术电机驱动器通过DSP控制器、电流检测电路、反电动势检测电路、保护电路和三相全桥逆变电路各部分的配合，采用两两导通，三相六状态的PWM调制方式，由反电动势检测电路经模拟/数字转换器ADC所测量得到的端电压信号经DSP控制处理后得到反电动势过零点，进而得到换相点，按照换相规律，控制输出正确的PWM控制方波，经功率驱动电路控制相应三相全桥逆变电路通断，实现对电动机的正确馈电，控制电动机正常运行。在电流检测电路经ADC转换所反馈的电流信号的基础上，可以控制实时调节定子绕组的电流并判断是否实施过流保护。这样，整个控制系统可准确的实现对无刷直流电动机的闭环控制。具有整体电路结构简单，成本低，便于维护，控制方式灵活，控制效果好的优点。附图说明图1为本专利技术电路原理图；图2为本专利技术控制系统各电路模块连接示意图；图3为本专利技术功率驱动电路图；图4为本专利技术三相全桥逆变电路图；图5为本专利技术反电动势检测电路图；图6为本专利技术控制系统控制策略示意图；图7为本专利技术控制系统软件流程图；图8为本专利技术采用的数字PID控制器结构图。具体实施方式本专利技术实施方式提供了一种电机驱动器，是基于DSP(数字信号处理器)的无位置传感器无刷直流电动机驱动器，可作为驱动电动机的控制系统，具有控制电路简单、控制方式灵活及可以对电压、电流保护的特点。下面结合附图对本专利技术具体实施方式作地一步说明：实施例本实施例提供一种电机驱动器，可以作为无位置传感器无刷直流电动机控制系统，该驱动器是基于数字信息处理器DSP的控制系统，如图1所示，该控制系统具体包括：DSP控制器、功率驱动电路、电流检测电路、反电动势检测电路、接口电路、保护电路、三相全桥逆变电路；其中DSP控制器的PWM信号输出端口经功率驱动电路与三相全桥逆变电路连接；DSP控制器分别经模拟/数字转换器ADC与电流检测电路和反电动势检测电路连接；接口电路与保护电路相应连接到DSP控制器的控制端；其中三相全桥逆变电路连接到电动机的输出端通过反馈线路与电流检测电路连接；上述的反电动势检测电路经模拟/数字转换器ADC所测量得到的端电压信号经DSP控制器内存储的程序计算得到反电动势过零点，进而计算得到换相点，按照换相规律，由DSP控制器内存储的程序控制输出正确的PWM控制方波，经功率驱动电路控制三相全桥逆变电路的相应功率开关管的通断，实现对电动机的正确馈电，控制电动机正常运行。实际中，DSP控制器可以采用TMS320LF240x系列芯片，是TMS320C2000平台下的一种定点DSP芯片。该240x系列DSP芯片具有低成本、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制系统的电机驱动器，其特征在于：包括：DSP控制器、功率驱动电路、三相全桥逆变电路、反电动势检测电路、电流检测电路和保护电路；所述DSP控制器，其脉冲宽度调制PWM信号输出端经功率驱动电路与驱动电动机的三相全桥逆变电路连接，用于输出正确的PWM控制方波，经功率驱动电路控制三相全桥逆变电路的通断，实现对电动机的正确馈电，控制电动机运行；所述反电动势检测电路，经模拟/数字转换器ADC与所述DSP控制器，用于根据模拟/数字转换器ADC转换所测量得到的端电压信号来得到反电动势过零点，进而确定换相点，通过所述DSP控制器控制输出正确的PWM控制方波；所述电流检测电路，通过模拟/数字转换器ADC与所述DSP控制器连接，其反馈端与所述三相全桥逆变电路输出端连接，用于对三相全桥逆变电路反馈的电流信号进行检测，并经模拟/数字转换器ADC转换后传送至所述DSP控制器用于确定是否过流；所述保护电路，与所述DSP控制器的控制端连接，用于根据所述DSP控制器控制端提供的电流与电压的变化，对所述DSP控制器进行过流、过压保护。

【技术特征摘要】
1.一种电动机控制系统的电机驱动器，其特征在于：包括：DSP控制器、功率驱动电路、三相全桥逆变电路、反电动势检测电路、电流检测电路和保护电路；所述DSP控制器，其脉冲宽度调制PWM信号输出端经功率驱动电路与驱动电动机的三相全桥逆变电路连接，用于输出正确的PWM控制方波，经功率驱动电路控制三相全桥逆变电路的通断，实现对电动机的正确馈电，控制电动机运行；所述反电动势检测电路，经模拟/数字转换器ADC与所述DSP控制器，用于根据模拟/数字转换器ADC转换所测量得到的端电压信号来得到反电动势过零点，进而确定换相点，通过所述DSP控制器控制输出正确的PWM控制方波；所述电流检测电路，通过模拟/数字转换器ADC与所述DSP控制器连接，其反馈端与所述三相全桥逆变电路输出端连接，用于对三相全桥逆变电路反馈的电流信号进行检测，并经模拟/数字转换器ADC转换后传送至所述DSP控制器用于确定是否过流；所述保护电路，与所述DSP控制器的控制端连接，用于根据所述DSP控制器控制端提供的电流与电压的变化，对所述DSP控制器进行过流、过压保护。2.根据权利要求1所述的电机驱动器，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永诚，
申请(专利权)人：李永诚，
类型：发明
国别省市：广西,45