一种无刷电机控制系统技术方案

一种无刷电机控制系统，属于电气控制技术领域。解决了现有永磁电机运行一段时间后绝缘电阻下降、碳刷与线圈之间交替通断产生火花，对外部电子设备产生干扰、电机启动时电流过大和电机碳刷需要定期保养的问题。本发明专利技术包括无刷电机控制器、驱动器和无刷电机，无刷电机控制器为驱动器提供电源，无刷电机控制器控制无刷电机的转动方向，驱动器通过线束采集无刷电机中霍尔传感器位置信号，并驱动无刷电机转动。本发明专利技术采用无刷电机替代永磁电机，通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力来驱动电机，且没有碳粉的产生。并且本发明专利技术的电动控制器不仅实现了机构的电动分合，同时增加了大量保护及辅助功能。

A Brushless Motor Control System

The utility model relates to a brushless motor control system, which belongs to the technical field of electrical control. It solves the problems that the insulation resistance of the existing permanent magnet motor decreases after a period of operation, sparks occur between carbon brushes and coils alternately, interference to external electronic equipment, excessive current during motor start-up and regular maintenance of motor carbon brushes. The invention comprises a brushless motor controller, a driver and a brushless motor. The brushless motor controller provides power for the driver. The brushless motor controller controls the rotation direction of the brushless motor. The driver collects the Hall sensor position signal in the brushless motor through a wire harness and drives the brushless motor to rotate. The invention adopts a brushless motor instead of a permanent magnet motor, senses the position of the permanent magnet pole through Hall elements, timely switches the direction of current in the coil, ensures that the magnetic force in the correct direction is generated to drive the motor, and there is no carbon powder produced. The electric controller of the invention not only realizes the electric separation of the mechanism, but also adds a large number of protective and auxiliary functions.

【技术实现步骤摘要】
一种无刷电机控制系统
本专利技术涉及一种无刷电机控制系统，属于电气控制

技术介绍
近年来随着科学技术的发展和电力设备制造工艺的进步，电力装备整体质量有了极大的提高，设备运行可靠性有了质的飞跃。为了进一步提高效率效益，电力产品在智能化、小型化、高可靠性等方面进行了完善和改进，在开关柜得到推广的同时，电动操作底盘车(接地刀)的功能越来越得到应用。电动操作控制机构在原有手动机构基础上进行大幅度的技术升级改造，加装电动操作机构及其控制回路部分，从而实现本地或远程遥控手车(接地刀)机构的动作，大大提高电力系统的远程监控、操控及无人值守能力。现有电动底盘车机构主要采用永磁电机作为动力源，但是存在以下不足：永磁电机用碳刷来实现换向，碳刷会因摩擦造成损耗且会产生碳粉，碳粉的增多，影响电机的绝缘性能；碳刷与线圈接线头之间通断交替，会产生火花、电磁波，干扰外部电子设备；永磁电机使用寿命短，需定期维护，并且现有的电动控制器仅实现了机构的分合，对于必要的保护及辅助功能缺失。因此，提供一种用于电动底盘车的无刷电机控制系统是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有永磁电机运行一段时间后绝缘电阻下降、碳刷与线圈之间交替通断产生火花，对外部电子设备产生干扰、电机启动时电流过大和电机碳刷需要定期保养的问题，提供了一种无刷电机控制系统。本专利技术的技术方案：一种无刷电机控制系统，包括无刷电机控制器、驱动器和无刷电机，无刷电机控制器为驱动器提供电源，无刷电机控制器控制无刷电机的转动方向，驱动器通过线束采集无刷电机中霍尔传感器位置信号，并驱动无刷电机转动。优选的：所述的无刷电机控制器包括MCU控制芯片、第一开关电源模块、外部信号输入模块，电流检测模块、电机电源控制模块，电机方向控制模块、LED状态指示灯和蜂鸣器，所述的第一开关电源模块、外部信号输入模块，电流检测模块、电机电源控制模块，电机方向控制模块、LED状态指示灯和蜂鸣器由MCU控制芯片控制；所述的外部信号输入模块输入的信号包括触发信号、位置信号和联锁信号，MCU控制芯片通过采集位置信号改变LED状态指示灯；MCU控制芯片采集到触发命令时，当联锁信号条件满足，且MCU控制芯片的初始状态与触发命令相匹配时，MCU控制芯片根据触发命令输出电机方向及电机电源给驱动器。优选的：所述的第一开关电源模块为MCU控制芯片和电流检测模块提供工作电源。优选的：当无刷电机控制器给驱动器输出电源时，所述的电流检测模块检测此时的电流是否超过设定值，若电流超出设定值，无刷电机控制器切断驱动器电源，并启动蜂鸣器。优选的：所述的驱动器包括无刷电机主控芯片，第二开关电源模块、DC-DC定压隔离模块、半桥驱动器、功率管电路、故障检测指示模块、软启动电路和无刷电机线束，所述的无刷电机主控芯片采集无刷电机中霍尔传感器信号，根据霍尔传感器信号驱动半桥驱动器，半桥驱动器驱动功率管电路，启动无刷电机；所述的半桥驱动器和功率管电路分别为3组。优选的：所述的DC-DC定压隔离模块为3组半桥驱动器分别提供3组隔离电源。优选的：所述的第二开关电源模块为无刷电机主控芯片、故障检测指示模块和软启动电路提供电源。优选的：所述的无刷电机线束采用耐高温纯铜线，进线和出线均采用接插件连接。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术涉及一种无刷电机控制系统，采用无刷电机替代永磁电机，无刷电机采用了电子换向器，线圈不动，磁极旋转。本专利技术采用一套电子设备，通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力来驱动电机，由于没有碳刷的消耗及碳粉的产生，电机的绝缘性能得到大大的提升。并且无刷电机用电子换向器取代了碳刷换向，不会因为碳刷与线圈接线之间通断交替，产生火花、电磁波，极大的减少了对外部电子设备的干拢；同时无刷电机采用数字变频控制，可控制性能好，可以轻松实现电机缓启动，通过缓启动，可以实现电机启动电流比较平稳。此外，本专利技术相比有刷电机，使用了电子换向器，解决了定期更换碳刷的麻烦。并且本专利技术的电动控制器不仅仅实现了机构的电动分合，同时增加了大量保护及辅助功能，采用电流检测模块在机构被卡死或发生故障时，快速切断电机电源，避免产生大电流及损伤操作机构；连锁信号与外部设备实现互锁，当其中某一个或几个联锁条件不能满足时，控制器不响应外部输入信号命令。附图说明图1是无刷电机控制系统组成示意图；图2是无刷电机控制器的组成示意图；图3是驱动器的组成示意图。具体实施方式结合附图1至图3说明本专利技术具体实施方式：本专利技术一种无刷电机控制系统，包括无刷电机控制器、驱动器和无刷电机，无刷电机控制器为驱动器提供电源，无刷电机控制器控制无刷电机的转动方向，驱动器通过线束采集无刷电机中霍尔传感器位置信号，并驱动无刷电机转动。如图1所示，如此设置，采用无刷电机替代永磁电机，由于无刷电机没有碳刷的消耗及碳粉的产生，电机的绝缘性能得到大大的提升。并且无刷电机用电子换向器取代了碳刷换向，不会因为碳刷与线圈接线之间通断交替，产生火花、电磁波，极大的减少了对外部电子设备的干拢；同时无刷电机采用数字变频控制，可控制性能好，可以轻松实现电机缓启动，通过缓启动，可以实现电机启动电流比较平稳。所述的无刷电机控制器包括MCU控制芯片、第一开关电源模块、外部信号输入模块，电流检测模块、电机电源控制模块，电机方向控制模块、LED状态指示灯和蜂鸣器，所述的第一开关电源模块、外部信号输入模块，电流检测模块、电机电源控制模块，电机方向控制模块、LED状态指示灯和蜂鸣器由MCU控制芯片控制；所述的外部信号输入模块输入的信号包括触发信号、位置信号和联锁信号，MCU控制芯片通过采集位置信号改变LED状态指示灯；MCU控制芯片采集到触发命令时，当联锁信号条件满足，且MCU控制芯片的初始状态与触发命令相匹配时，MCU控制芯片根据触发命令输出电机方向及电机电源给驱动器。如图2所示，如此设置，MCU控制芯片负责外部信号的采集处理及输出控制。MCU控制芯片通过采集位置信号，根据位置信号改变LED状态。MCU控制芯片采集触发信号，当采集到触发命令时，首先判断联锁信号条件是否满足、机构的初始状态是否与触发信号相匹配，在条件满足的情况下，输出电机方向及电机电源输出给驱动器。所述的第一开关电源模块为MCU控制芯片和电流检测模块提供工作电源。如此设置，开关电源模块主要负责给MCU控制芯片及外围检测电路提供稳定的工作电源。当无刷电机控制器给驱动器输出电源时，所述的电流检测模块检测此时的电流是否超过设定值，若电流超出设定值，无刷电机控制器切断驱动器电源，并启动蜂鸣器。如此设置，流检测电路主要负责控制器给驱动器输出电源时，检测当前电流值是否超过设定值，若超出设定值，控制器切断驱动器电源，并启动蜂鸣器进行报警。所述的驱动器包括无刷电机主控芯片，第二开关电源模块、DC-DC定压隔离模块、半桥驱动器、功率管电路、故障检测指示模块、软启动电路和无刷电机线束，所述的无刷电机主控芯片采集无刷电机中霍尔传感器信号，根据霍尔传感器信号驱动半桥驱动器，半桥驱动器驱动功率管电路，启动无刷电机；所述的半桥驱动器和功率管电路分别为3组。如图3所示，如此设置，通过霍尔元件，感知永磁体磁极的位置，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷电机控制系统，其特征在于：包括无刷电机控制器、驱动器和无刷电机，无刷电机控制器为驱动器提供电源，无刷电机控制器控制无刷电机的转动方向，驱动器通过线束采集无刷电机中霍尔传感器位置信号，并驱动无刷电机转动。

【技术特征摘要】
1.一种无刷电机控制系统，其特征在于：包括无刷电机控制器、驱动器和无刷电机，无刷电机控制器为驱动器提供电源，无刷电机控制器控制无刷电机的转动方向，驱动器通过线束采集无刷电机中霍尔传感器位置信号，并驱动无刷电机转动。2.根据权利要求1所述的一种无刷电机控制系统，其特征在于：所述的无刷电机控制器包括MCU控制芯片、第一开关电源模块、外部信号输入模块，电流检测模块、电机电源控制模块，电机方向控制模块、LED状态指示灯和蜂鸣器，所述的第一开关电源模块、外部信号输入模块，电流检测模块、电机电源控制模块，电机方向控制模块、LED状态指示灯和蜂鸣器由MCU控制芯片控制；所述的外部信号输入模块输入的信号包括触发信号、位置信号和联锁信号，MCU控制芯片通过采集位置信号改变LED状态指示灯；MCU控制芯片采集到触发命令时，当联锁信号条件满足，且MCU控制芯片的初始状态与触发命令相匹配时，MCU控制芯片根据触发命令输出电机方向及电机电源给驱动器。3.根据权利要求2所述的一种无刷电机控制系统，其特征在于：所述的第一开关电源模块为MCU控制芯片和电流检测模块提供工作电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平泽，吴昊，易友松，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32