一种直流无刷电机控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种直流无刷电机控制系统及控制方法，包括控制芯片、与控制芯片连接的时钟电路、电机驱动电路、独立键盘电路、显示电路以及过温保护电路，电机驱动电路包括驱动器、直流电机以及过流保护电路；控制芯片内设置有脉冲宽度调制发生器，控制芯片对直流电机的转速与预设转速进行对比，根据预设闭环控制调节算法，通过脉冲宽度调制发生器生成对应的脉冲波形，发送至驱动器；驱动器与控制芯片连接，接收控制芯片输出的脉冲波形，并根据脉冲波形对直流电机进行驱动。本发明专利技术通过闭环控制调节算法，能够保证电机恒速转动，同时设置有过流保护电路以及过温保护电路，有效防止流经电机的电流过大以及电机内部温度过高。

A Control System and Method of DC Brushless Motor

【技术实现步骤摘要】
一种直流无刷电机控制系统及方法
本专利技术涉及直流无刷电机控制领域，尤其涉及一种直流无刷电机控制系统及方法。
技术介绍
传统的直流无刷电动机的控制系统主要是通过模拟器件进行控制，但是模拟器件比较容易老化，系统的可靠性比较低，影响无刷电动机的正常运行。而现有的市场上的交流有刷电机，缺乏精确、灵活、有效的控制系统，往往表现为电机体积大、重量重、适应性差、控制精度低、油压不稳定、功率损耗大、碳刷和换向器寿命低等缺点。近年来，在智能高科技的影响下，微机处理和大规模集成电路得到很好的发展，不仅克服了传统模拟系统的缺点，而且能有效的完成各种复杂的控制，简化控制流程，提高控制效率。如专利号为CN205356206U的中国专利就公开了一种大功率直流无刷电机的控制系统，包括EMC电路、PTC和NTC电路、桥式整流电路、滤波储能电路、过流保护电路、降压保护电路、电机驱动电路、IGB驱动电路、光电隔离电路、信号换相电路和主控制器控制电路。本技术提供的一种大功率直流无刷电机的控制系统输出四种电压大小+310DC、+15VDC、+12VDC以及+5VDC，电压输出纹波小，以保证本技术提供的一种大功率直流无刷电机的控制系统正常工作，可靠性高，且系统负载能力强、运行功耗低、生产低成本。该专利其目的在于能够提供四种不同的直流输出电压，其无法对电机的转速进行恒速控制，且缺乏相应的过温保护电路，对电机在工作过程中内部的温度无法进行监测预警，电机的工作寿命等缺乏保障。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题目的在于提供一种直流无刷电机控制系统，用以解决直流无刷电机缺乏精确控制以及电机工作时缺乏保护机制的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种直流无刷电机控制系统，包括控制芯片、与所述控制芯片连接的时钟电路、电机驱动电路、独立键盘电路、显示电路以及过温保护电路，所述电机驱动电路包括驱动器、直流电机以及过流保护电路；所述控制芯片内设置有脉冲宽度调制发生器，所述控制芯片对直流电机的转速与预设转速进行对比，根据预设闭环控制调节算法，通过所述脉冲宽度调制发生器生成对应的脉冲波形，发送至所述驱动器；所述驱动器与所述控制芯片连接，接收所述控制芯片输出的脉冲波形，并根据所述脉冲波形对直流电机进行驱动；所述时钟电路用于产生时钟脉冲信号；所述显示电路用于显示数据信息；所述独立键盘电路用于输入控制信号；所述过温保护电路用于采集直流电机温度，判断所述直流电机温度是否超过预设温度值，若是，则发送过温信号至所述控制芯片所述过流保护电路一端与驱动器连接，另一端接入至控制芯片，用于判断驱动器电流是否超出预设值，若是，则发送过流信号至所述控制芯片。优选的，所述独立键盘电路中设置有第一按键、第二按键、第三按键、第四按键以及第五按键，所述控制芯片设置有多个I/O接口，所述第一按键、第二按键、第三按键、第四按键以及第五按键分别连接有一个I/O接口。优选的，所述过温保护电路包括温度检测电路以及报警电路，所述温度检测电路中设置有温度传感器以及第二电阻，所述温度传感器的输出端与控制芯片连接，所述温度传感器的电源端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与所述温度传感器的输出端连接。优选的，所述报警电路包括报警装置以及第一三极管，所述第一三极管的基极与控制芯片连接，第一三极管的集电极接入电源，第一三极管的发射极与报警装置的输入端连接，报警装置的输出端接地。优选的，所述报警装置为蜂鸣器，所述蜂鸣器的输入端连接有第一二极管的输出端，所述第一二极管的输入端与蜂鸣器的输出端连接。优选的，所述第一三极管的基极与控制芯片之间设置有第三限流电阻，所述第一三极管的发射极与报警装置的输入端之间设置有第四限流电阻。优选的，所述驱动器设置有第一输出端口、第二输出端口、接地端口以及供电端口，所述第一输出端口以及第二输出端口与直流电机连接，所述接地端口与所述第一输出端口之间设置有第六二极管，所述第一输出端口与供电端口之间设置有第九二极管，所述接地端口与所述第二输出端口之间设置有第八二极管，所述第二输出端口与供电端口之间设置有第七二极管。优选的，所述过流保护电路包括放大器以及电压比较器，所述放大器的同向输入端与驱动器连接，所述放大器的输出端与所述电压比较器的反向输入端连接，所述电压比较器的输出端与控制芯片连接。优选的，所述过流保护电路还设置有第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述电压比较器的输出端连接，另一端与控制芯片连接。优选的，所述过流保护电路还设置有第十发光二极管，所述发光二极管的输入端与所述电压比较器的输出端连接，所述发光二极管的输出端与电压比较器的反向输入端连接之后接地。一种直流无刷电机控制方法，包括步骤：控制芯片获取直流电机的转速，与预设转速进行比较，获得比较差值；根据PID闭环控制调节算法，通过脉冲宽度调制发生器生成对应的脉冲波形，发送至驱动器；所述驱动器根据所述脉冲波形对直流电机的转速进行调节。采用本专利技术，通过闭环控制调节算法，控制芯片能够实时的对电机的转速进行调节，保证电机恒速转动，同时设置过流保护电路能够监测流经电机的电流大小，反馈控制芯片，防止流经电机的电流过大，并设置过温保护电流监测电机内部的温度，当电机内部温度不断升高时，可以将温度信息反馈至控制芯片，以下调电机的转速，增强了电机的安全可靠性以及稳定性，使得整个控制系统具备自主故障处理功能。附图说明图1是本专利技术一个实施方式提供的电路原理图；图2是本专利技术一个实施方式提供的电机驱动电路原理图；图3是本专利技术一个实施方式提供的过温保护电路原理图；图4是本专利技术一个实施方式提供的直流无刷电机控制系统控制流程示意图；图5是本专利技术一个实施方式提供的电压放大器工作原理示意图；图6是本专利技术一个实施方式提供的直流无刷电机故障处理流程图；图7是本专利技术一个实施方式提供的直流无刷电机控制流程图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。实施例一参考图1、图2以及图3，本实施例提供了一种直流无刷电机控制系统，包括控制芯片、与控制芯片连接的时钟电路、电机驱动电路、独立键盘电路、显示电路以及过温保护电路，电机驱动电路包括驱动器、直流电机以及过流保护电路；控制芯片内设置有脉冲宽度调制发生器，控制芯片对直流电机的转速与预设转速进行对比，根据预设闭环控制调节算法，通过脉冲宽度调制发生器生成对应的脉冲波形，发送至驱动器；驱动器与控制芯片连接，接收控制芯片输出的脉冲波形，并根据脉冲波形对直流电机进行驱动；时钟电路用于产生时钟脉冲信号；显示电路用于显示数据信息；独立键盘电路用于输入控制信号；过温保护电路用于采集直流电机温度，判断直流电机温度是否超过预设温度值，若是，则发送过温信号至控制芯片过流保护电路一端与驱动器连接，另一端接入至控制芯片，用于判断驱动器电流是否超出预设值，若是，则发送过流信号至控制芯片。本实施例中，控制芯片为单片机，采用的为AT系列的单片机，通过单片机来对直流电机的转速进行控制，实现直流电机的恒速转动，相应的，在其它的实施方式中还可采用STC等其它系列的单片机作为控制芯片，图1示出的为AT系列单片机以及与其管脚连接的复位电路、时钟电路、独立键盘电路以及显示电路，下文将对这些电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流无刷电机控制系统，其特征在于，包括控制芯片、与所述控制芯片连接的时钟电路、电机驱动电路、独立键盘电路、显示电路以及过温保护电路，所述电机驱动电路包括驱动器、直流电机以及过流保护电路；所述控制芯片内设置有脉冲宽度调制发生器，所述控制芯片对直流电机的转速与预设转速进行对比，根据预设闭环控制调节算法，通过所述脉冲宽度调制发生器生成对应的脉冲波形，发送至所述驱动器；所述驱动器与所述控制芯片连接，接收所述控制芯片输出的脉冲波形，并根据所述脉冲波形对直流电机进行驱动；所述时钟电路用于产生时钟脉冲信号；所述显示电路用于显示数据信息；所述独立键盘电路用于输入控制信号；所述过温保护电路用于采集直流电机温度，判断所述直流电机温度是否超过预设温度值，若是，则发送过温信号至所述控制芯片所述过流保护电路一端与驱动器连接，另一端接入至控制芯片，用于判断驱动器电流是否超出预设值，若是，则发送过流信号至所述控制芯片。

【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机控制系统，其特征在于，包括控制芯片、与所述控制芯片连接的时钟电路、电机驱动电路、独立键盘电路、显示电路以及过温保护电路，所述电机驱动电路包括驱动器、直流电机以及过流保护电路；所述控制芯片内设置有脉冲宽度调制发生器，所述控制芯片对直流电机的转速与预设转速进行对比，根据预设闭环控制调节算法，通过所述脉冲宽度调制发生器生成对应的脉冲波形，发送至所述驱动器；所述驱动器与所述控制芯片连接，接收所述控制芯片输出的脉冲波形，并根据所述脉冲波形对直流电机进行驱动；所述时钟电路用于产生时钟脉冲信号；所述显示电路用于显示数据信息；所述独立键盘电路用于输入控制信号；所述过温保护电路用于采集直流电机温度，判断所述直流电机温度是否超过预设温度值，若是，则发送过温信号至所述控制芯片所述过流保护电路一端与驱动器连接，另一端接入至控制芯片，用于判断驱动器电流是否超出预设值，若是，则发送过流信号至所述控制芯片。2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机控制系统，其特征在于，所述独立键盘电路中设置有第一按键、第二按键、第三按键、第四按键以及第五按键，所述控制芯片设置有多个I/O接口，所述第一按键、第二按键、第三按键、第四按键以及第五按键分别连接有一个I/O接口。3.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机控制系统，其特征在于，所述过温保护电路包括温度检测电路以及报警电路，所述温度检测电路中设置有温度传感器以及第二电阻，所述温度传感器的输出端与控制芯片连接，所述温度传感器的电源端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与所述温度传感器的输出端连接。4.根据权利要求3所述的一种直流无刷电机控制系统，其特征在于，所述报警电路包括报警装置以及第一三极管，所述第一三极管的基极与控制芯片连接，第一三极管的集电极接入电源，第一三极管的发射极与报警装置的输入端连接，报警装置的输出端接地。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：林韩波，毛剑峰，吴英豪，何青辉，郑家裕，郑磊，王志坤，姚家晖，朱耀坤，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33