一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置制造方法及图纸

技术编号:23952190 阅读:73 留言:0更新日期:2020-04-25 15:28
本实用新型专利技术公开了一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置,属于三相无刷直流电机驱动技术领域,其特征是:包括电源转换电路、控制电路、接口电路及功率驱动电路;控制电路包括基于STM32F103RCT6主控芯片的最小系统电路、正反转速调节电路、输出到H桥的PWM信号光耦隔离电路;接口电路包括外部控制与反馈光耦隔离电路、霍尔信号隔离修整电路、OLED屏幕驱动电路;功率驱动电路包括基于IR2136的前级驱动电路、基于IRFB4110的H桥逆变电路、MOSFET保护电路。本专利采用数字芯片STM32F103RCT6作为主控芯片,配合全桥逆变电路进行电动执行器的驱动控制,配合微动开关实现0°到90°阀角输出。

A kind of direct current brushless motor driving device used for ship valves

【技术实现步骤摘要】
一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置
本技术属于三相无刷直流电机驱动
,涉及闭环控制技术,H桥驱动技术,A/D转换技术,特别是涉及到一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置。
技术介绍
阀门是舰艇中广泛使用的重要原件之一,按其开启、关闭方式可分为旋转式和直动式两大类,阀门控制系统是由控制台利用油压、气压或电为动力对阀门的启、闭进行控制的装置,按控制方式主要分为:气动驱动、液压驱动、电力驱动(包括电动执行器驱动、电液一体化驱动)等方式,其中气驱动和液压驱动需配置相应的气压源、液压源及庞大的管路附件、对舰艇内部空间及安全性均产生一定影响,且运行时会产生较大的噪声。而电力驱动由于具有启闭迅速、提升舰艇隐蔽性能、提高舰艇空间利用率等优势,随着舰艇全电化的趋势,已在舰艇中进行推广使用。舰艇阀门用电动控制系统在启闭时间、功率密度、瞬态噪声、规格尺寸及防腐蚀性等方面均有特殊要求,目前国内市场上的阀门电控系统不能满足其使用要求。因此,开展研究工作,研制出符合舰艇环境使用要求的阀门电控系统。
技术实现思路
本技术针对现有技术中存在的上述技术问题,提供了一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置,采用数字芯片STM32F103RCT6作为主控芯片,配合全桥逆变电路进行电动执行器的驱动控制,配合微动开关实现0°到90°阀角输出。电动执行器的控制策略采用转速、电流、位置三闭环控制模型,具备软启动、正反转控制、转速调节、阀门到位电气保护、堵转电气保护等功能。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置,配合全桥逆变电路进行电动执行器的驱动控制,配合微动开关实现0°到90°阀角输出;所述电动执行器上安装有检测电动执行器转速和电流的霍尔传感器;所述舰艇阀门处安装有检测舰艇阀门开度的位置检测元件;所述直流无刷电机驱动装置包括依次电连接的:电源转换电路、控制电路,接口电路及功率驱动电路;其中:所述控制电路包括基于STM32F103RCT6主控芯片的最小系统电路、正反转速调节电路、输出到H桥的六路PWM信号光耦隔离电路;所述接口电路包括外部控制与反馈光耦隔离电路、霍尔信号隔离修整电路、OLED屏幕驱动电路;所述功率驱动电路包括基于IR2136的前级驱动电路、基于IRFB4110的H桥逆变电路、MOSFET保护电路;所述电源转换电路包括:用于给主控芯片供电的24V转5V隔离DC-DC变换电路和5V转3.3V电源转换电路;用于前级驱动芯片供电的24V转15V非隔离线性电源转换电路;用于PWM信号光耦隔离输出侧上拉电路供电的15V转5V非隔离线性电源转换电路;用于OLED屏幕及外部输入信号上拉供电的5V转5V隔离DC-DC变换电路。而且的,所述控制电路为:由外部晶振电路向主控芯片提供基准时钟源,由SWD模式烧录电路向主控芯片烧录程序,由复位电路提供程序复位功能;所述外部晶振电路、SWD模式烧录电路与复位电路组成了最小系统电路,由电位计调速电路向主控芯片的模拟输入端口输入电压值,由HCPL0630型光耦构成隔离输出电路,用上拉输出的方式将6路PWM信号输出到前级驱动芯片。而且的:所述接口电路为:由TLP290-4型光耦和TLP181型光耦构成的隔离输入电路,用来将控制信号、到位信号与手操或电操选择信号输入到主控芯片中;由74HC14型施密特反相器组成的整形滤波电路,将直流无刷电机的霍尔信号经过整形后上拉输入到主控芯片中;由ADUM1510型芯片构成的OLED屏幕驱动电路,用来将主控芯片发来的数据显示在OLED屏幕上。而且的:所述功率驱动电路为:由IR2136型功率驱动芯片构成的前级驱动电路,用来将主控芯片传来的六路PWM驱动信号进行功率放大,从而驱动六路功率开关器件的通断;由IRFB4110型MOSFET组成的H桥电路,用来对+24V直流母线电压按照特定顺序循环进行逆变,从而控制三相直流无刷电机运转;由阻容器件构成的MOSFET保护电路,用来防止由于MOSFET驱动电压泵升对MOSFET造成的损坏本技术具有的优点和积极效果是:通过采用上述技术方案,本技术采用数字芯片STM32F103RCT6作为主控芯片,配合全桥逆变电路进行电动执行器的驱动控制,配合微动开关实现0°到90°阀角输出。电动执行器的控制策略采用转速、电流、位置三闭环控制模型,具备软启动、正反转控制、转速调节、阀门到位电气保护、堵转电气保护等功能。本专利技术能够在有限的舰艇空间内实现阀门动作的快速响应,同时,本技术采用电驱动阀门替代传统的气压、油压驱动阀门,不需要气压、油压源及复杂的管路附件,节省了舰艇空间,减小了运行噪声,提升舰艇隐蔽性,符合舰艇全电化推进的趋势;驱动控制一体化设计,方便更换和维修,节省空间。附图说明图1是本技术优选实施例的整体方案图;图2是本技术优选实施例的功率驱动电路图;图3是本技术优选实施例的控制电路图;图4是本技术优选实施例的防反接电源电路图;图5是本技术优选实施例的接口电路图;图6是本技术优选实施例的电气接线示意图。具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:请参阅图1-6,一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置,配合全桥逆变电路进行电动执行器的驱动控制,配合微动开关实现0°到90°阀角输出;所述电动执行器上安装有检测电动执行器转速和电流的霍尔传感器;所述舰艇阀门处安装有检测舰艇阀门开度的位置检测元件;所述直流无刷电机驱动装置包括依次电连接的:电源转换电路、控制电路,接口电路及功率驱动电路;其中:所述控制电路包括基于STM32F103RCT6主控芯片的最小系统电路、正反转速调节电路、输出到H桥的六路PWM信号光耦隔离电路。所述接口电路包括外部控制与反馈光耦隔离电路、霍尔信号隔离修整电路、OLED屏幕驱动电路;所述功率驱动电路包括基于IR2136的前级驱动电路、基于IRFB4110的H桥逆变电路、MOSFET保护电路;所述电源转换电路包括:用于给主控芯片供电的24V转5V隔离DC-DC变换电路和5V转3.3V电源转换电路;用于前级驱动芯片供电的24V转15V非隔离线性电源转换电路;用于PWM信号光耦隔离输出侧上拉电路供电的15V转5V非隔离线性电源转换电路;用于OLED屏幕及外部输入信号上拉供电的5V转5V隔离DC-DC变换电路。上述优选实施例采用数字芯片STM32F103RCT6作为主控芯片,配合全桥逆变电路进行电动执行器的驱动控制,配合微动开关实现0°到90°阀角输出。电动执行器的控制策略采用转速、电流、位置三闭环控制模型,具备软启动、正反转控制、转速调节、阀门到位电气保护、堵转电气保护等功能。请参阅图3,所述控制电路为:由外部晶振电路向主控芯片提供基准时钟源,由SWD模式烧录电路向主控芯片本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置,配合全桥逆变电路进行电动执行器的驱动控制,配合微动开关实现0°到90°阀角输出;所述电动执行器上安装有检测电动执行器转速和电流的霍尔传感器;所述舰艇阀门处安装有检测舰艇阀门开度的位置检测元件;其特征在于:所述直流无刷电机驱动装置包括依次电连接的:电源转换电路、控制电路,接口电路及功率驱动电路;其中:/n所述控制电路包括基于STM32F103RCT6主控芯片的最小系统电路、正反转速调节电路、输出到H桥的六路PWM信号光耦隔离电路;/n所述接口电路包括外部控制与反馈光耦隔离电路、霍尔信号隔离修整电路、OLED屏幕驱动电路;/n所述功率驱动电路包括基于IR2136的前级驱动电路、基于IRFB4110的H桥逆变电路、MOSFET保护电路;/n所述电源转换电路包括:用于给主控芯片供电的24V转5V隔离DC-DC变换电路和5V转3.3V电源转换电路;用于前级驱动电路供电的24V转15V非隔离线性电源转换电路;用于PWM信号光耦隔离输出侧上拉电路供电的15V转5V非隔离线性电源转换电路;用于OLED屏幕及外部输入信号上拉供电的5V转5V隔离DC-DC变换电路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置,配合全桥逆变电路进行电动执行器的驱动控制,配合微动开关实现0°到90°阀角输出;所述电动执行器上安装有检测电动执行器转速和电流的霍尔传感器;所述舰艇阀门处安装有检测舰艇阀门开度的位置检测元件;其特征在于:所述直流无刷电机驱动装置包括依次电连接的:电源转换电路、控制电路,接口电路及功率驱动电路;其中:
所述控制电路包括基于STM32F103RCT6主控芯片的最小系统电路、正反转速调节电路、输出到H桥的六路PWM信号光耦隔离电路;
所述接口电路包括外部控制与反馈光耦隔离电路、霍尔信号隔离修整电路、OLED屏幕驱动电路;
所述功率驱动电路包括基于IR2136的前级驱动电路、基于IRFB4110的H桥逆变电路、MOSFET保护电路;
所述电源转换电路包括:用于给主控芯片供电的24V转5V隔离DC-DC变换电路和5V转3.3V电源转换电路;用于前级驱动电路供电的24V转15V非隔离线性电源转换电路;用于PWM信号光耦隔离输出侧上拉电路供电的15V转5V非隔离线性电源转换电路;用于OLED屏幕及外部输入信号上拉供电的5V转5V隔离DC-DC变换电路。


2.根据权利要求1所述的用于舰艇阀门的直流无刷电机驱动装置,其特征在于:所述控制电路为:由外部晶振电路向主控芯片提供基准时钟源,由SWD模式...

【专利技术属性】
技术研发人员:缪子超郭婷婷魏江峰伍来智韩瑞雪王建飞李璐段昊昱
申请(专利权)人:中国船舶重工集团公司第七零七研究所
类型:新型
国别省市:天津;12

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