三相直流无刷电机控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种三相直流无刷电机控制装置，该装置包括逻辑控制电路、功率元件驱动电路、功率元件、霍尔传感器，霍尔传感器设置在三相直流无刷电机上，与所述逻辑控制电路连接，用于将电机磁体的位置和极性信息作为信号发送给逻辑控制电路；所述逻辑控制电路与功率元件驱动电路连接，逻辑控制电路根据各输入端输入的信号生成用于电机控制的三相脉冲宽度调制信号；功率元件驱动电路与功率元件连接，用于驱动所述功率元件以能让其正常工作，并同时对其进行保护；功率元件与电机的三相绕组电路连接，用于控制三相绕组上的电流。本实用新型专利技术可以结合电机转速的反馈对三相直流无刷电机进行控制。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种三相直流无刷电机控制装置，该装置包括逻辑控制电路、功率元件驱动电路、功率元件、霍尔传感器，霍尔传感器设置在三相直流无刷电机上，与所述逻辑控制电路连接，用于将电机磁体的位置和极性信息作为信号发送给逻辑控制电路；所述逻辑控制电路与功率元件驱动电路连接，逻辑控制电路根据各输入端输入的信号生成用于电机控制的三相脉冲宽度调制信号；功率元件驱动电路与功率元件连接，用于驱动所述功率元件以能让其正常工作，并同时对其进行保护；功率元件与电机的三相绕组电路连接，用于控制三相绕组上的电流。本技术可以结合电机转速的反馈对三相直流无刷电机进行控制。【专利说明】三相直流无刷电机控制装置
本技术涉及一种三相直流无刷电机控制装置，属于电机
。
技术介绍
电动机（以下简称电机）是将电能转化为机械能的主要设备，全球80%以上的电 能-机械能转换都是通过电机完成的。电机作为风机、水泵、压缩机、机床等各种设备的动 力源其应用几乎涵盖了所有现代工业领域，包括航空航天、军事、汽车（尤其是电动汽车）、 冶金、水利、石化、采掘、电厂、钢厂等行业。 提高电机效率的有效途径是采用高效节能电机和电机控制系统。目前全球范围内 大量使用的电机主要包括直流电机（DC Motor，DCM)、感应电机（Induction Motor，IM)、永 磁电机（Permanent Magnet Motor，PMM)和开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor， SRM) 〇 其中永磁电机和开关磁阻电机都属于低能耗高效节能电机，正在被世界各国大 力推广使用。开关磁阻电机结构较为简单、转速-转矩特性好，启动转矩高，但转矩脉动 大、噪声大，控制系统复杂，其控制技术还处于研宄发展时期。永磁电机又包括直流无刷 (Brushless DC Motor，BLDC)和永磁同步（Permnent Magnet Synchronous Motor，PMSM) 电机两大类。永磁电机用永磁体（稀土）产生磁场，突出优点是体积小，质量轻、基本免维 护、调速范围广，能达到更高的效率和功率密度。其中，永磁同步电机目前主要用于电动汽 车等需要传动的应用中，而本技术针对的直流无刷电机的应用遍及家电、内燃机汽车、 电动汽车、飞机、直升机、重型机械等领域。 节能电机要想实现高效节能的目的，除了电机本身以外，更重要的是还要有与之 相配套的电机控制系统。目前先进的电机控制系统可以实现正反转、调速、调扭矩、无传感 器控制等众多功能，且具备过压、过温、过流等保护措施。应用于航空航天及军事领域的电 机控制系统还要求能在-55°c至+150°C、高温高湿、强震动、机械冲击等复杂恶劣条件下长 期稳定工作。 现在国际上常用的电机控制理论包括： 1)空间矢量调制（Space vector modulation，SVM); 2)磁场定向矢量控制（Field-oriented vectorcontrol，FOC); 3)梯形控制（Trapizoidal Control，TC); 4)正弦控制（Sinusoidal Control，SC); 5)脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM); 6)无传感器磁通矢量位置估算法（Sensorless flux vector position estimation, SFVPE)； 7)无传感器速度估算法（Sensorless speed estimation，SSE); 8)扩展 Kalman 估算法（Extended Kalman estimator，EKE) 〇 其中SVM在永磁同步电机、FOC在直流无刷电机控制系统中属于控制精度、效率等 综合性能非常好的控制理论。 电机控制系统主要硬件包括电机控制1C和功率元件两大类。电机控制1C包括以 下两大类： 1)智能控制1C :微控制单元（Micro Control Unit，MCU)、数字信号处理芯片 (Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA)〇 2) -般电机控制1C。 功率元件主要包括金属氧化物半导体场效应管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，M0SFET)和绝缘栅型双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor， IGBT)〇 其中MOSFET元件一般应用于电压小于等于250V，电流小于等于50A、高转速电机 控制系统中。IGBT元件则可应用于高压（目前国外永磁电机最高电压为1200V)和大电流 (兰3600A)电机控制中。 在跨入二十一世纪以后，国际先进电机控制系统主要向以下几个方向发展： (1)数字化 由数字电路及软件构成控制单元、通过功率输出器件控制电机可以极大地提高控 制系统的灵活性和可控制性，用户使用方便。在需要统一由计算机控制的设备如电动汽车、 航空航天及军事领域的装备中应用较广。其缺点是成本较高、系统元件多、可控制的电机转 速较低。 (2)集成模块化 随着现代电动装备对体积、重量及系统集成方便程度等方面提出日益严格的要 求，电机控制系统不断向高集成度、模块化方向发展。尤其是采用大规模集成技术的通用电 机控制模块不但使电机控制系统构成简化、体积和重量显著减少，而且系统功能和可靠性 得到极大提高，因此电机控制模块的发展日益成为主流。 (3)智能化 由智能控制IC如MCU、DSP、FPGA等为核心控制单元构成的电机控制产品具有人机 界面友好、一套控制系统可控制不同类型电机、通过软件可根据实际电机及负载情况采用 不同控制方法、可实时与上位控制系统通讯等诸多优点，是目前电机控制发展的重要方向。 智能化的另一种表现形式是将数字控制系统与通用模拟控制模块相结合，发挥数字和模拟 控制各自优势，极大地增加控制系统的灵活性、拓宽调速范围并减小系统体积和重量、降低 成本。 (4)网络化 电机控制系统通过常用网络通讯接口和协议与上位主控系统（通常为主控计算 机）直接或间接通讯、构成电机网络并实现近远程控制是电机控制系统的最新发展趋势。 通过网络控制各电机的运行可以简化系统构成、便于集中控制。这样的网络集成电机控制 系统特别适合诸如飞机、直升机、航天飞行器、电动汽车、各种泵站、风机群等内含多台电机 的装备。以飞机为例，一架大型民航客机内部使用的直流无刷电机多达上百台，主控系统通 过网络（内部局域网络）直接对各部位电机进行控制，使得控制更直观、更简单、自动化水 平更高。 (5)新电机控制理论不断出现 虽然目前电机控制理论已经比较成熟，但新的控制理论和方法仍层出不穷。如 FOC、EKE等都是近年来新采用的控制理论。 根据电机不同应用条件，各种控制理论和方法均有应用，但SVM控制在永磁同步 电机中、FOC在永磁直流无刷电机控制系统中都是目前国外公认的控制精度高、效率好的控 制方法。 我国是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相直流无刷电机控制装置，其特征在于，包括逻辑控制电路、功率元件驱动电路、功率元件、霍尔传感器，所述霍尔传感器设置在三相直流无刷电机上，与所述逻辑控制电路连接，用于将电机磁体的位置和极性信息作为信号发送给所述逻辑控制电路；所述逻辑控制电路与所述功率元件驱动电路连接，所述逻辑控制电路具有速度/扭矩调节选择信号输入端、启/停选择信号输入端、驱动象限选择信号输入端、转向信号输入端、刹车信号输入端，所述逻辑控制电路根据各输入端输入的信号生成用于电机控制的三相脉冲宽度调制信号；所述功率元件驱动电路与所述功率元件连接，用于驱动所述功率元件以能让其正常工作，并同时对其进行保护；所述功率元件与所述电机的三相绕组电路连接，用于控制三相绕组上的电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立东，
申请(专利权)人：北京航天万方科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11