一种无刷电机驱动系统技术方案

本发明专利技术提供一种无刷电机驱动系统包括：电机、通讯模块、电源模块、电机信号采集模块、MCU运算模块、驱动器和三相全桥驱动模块；MCU运算模块接收速度信号、位置信号和电流信号，并发出速度指令、位置指令和电流指令；驱动器将MCU运算模块发送的指令转化为相应的电压信号，并进行功率放大；三相全桥驱动模块将驱动器发出的小电压信号转化为能够驱动电机的电压信号，并进行功率放大，驱动所述电机按照相应指令进行转动本发明专利技术具有电流控制环、速度控制环、位置控制环三环控制功能，不仅能够对电机的电流、速度、位置进行实时精确控制，位置进行实时精确及稳定控制。

A kind of drive system of BLDCM

【技术实现步骤摘要】
一种无刷电机驱动系统
本专利技术涉及电机驱动领域，尤其涉及一种无刷电机驱动系统。
技术介绍
目前连续调节阀类执行器大多采用有刷电机加限位开关的方案进行控制，但是现有技术所使用的有刷电机的电刷寿命低，一般为2000到3000小时；控制方式多为开环控制，定位精度不高，电机控制的稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种无刷电机驱动系统，以克服上述技术问题。本专利技术提供一种无刷电机驱动系统，包括：电机、通讯模块、电源模块、电机信号采集模块、MCU运算模块、驱动器和三相全桥驱动模块；所述通讯模块与所述MCU运算模块连接，提供与上位机数据通讯的标准接口，并控制设备的通讯；所述电源模块与所述MCU运算模块、驱动器、三相全桥驱动模块连接，将外部电源转换成各个模块所需的电流格式，并给各个模块供电；所述机信号采集模块采集所述电机的速度信号和位置信号，并实时发送至所述MCU运算模块；所述MCU运算模块接收所述速度信号和位置信号，并采集所述三相全桥驱动模块的电流信号即电机的电流信号，并发出速度指令、位置指令和电流指令；所述驱动器与所述MCU运算模块连接，将所述MCU运算模块发送的速度指令、位置指令和电流指令转化为相应的电压信号，并进行功率放大；所述三相全桥驱动模块与所述驱动器连接，所述三相全桥驱动模块将所述驱动器发出的小电压信号转化为能够驱动电机的电压信号，并进行功率放大，驱动所述电机按照相应指令进行转动。进一步地，还包括：绝对值编码器；所述绝对值编码器输入端与所述电机连接，输出端与所述MCU运算模块连接进一步地，所述MCU运算模块型号为STM32105；所述驱动器型号为DRV8323SRTAR。进一步地，电机信号采集模块为比较器，所述比较器通过感应电动势采集所述电机的速度信号和位置信号。进一步地，所述通讯模块包括：CAN通讯模块和串口通讯模块。本专利技术具有电流控制环、速度控制环、位置控制环三环控制功能，能够对电机的电流、速度、位置进行实时精确及稳定控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例整体结构示意图。图2为本专利技术实施例电机的转子AB相通电示意图；图3为本专利技术实施例电机的转子AB相通后N极和S极位置变化示意图；图4为本专利技术实施例电机的转子不同相通电后电流和感生电动势的波形图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种无刷电机驱动系统，如图1所示，为本专利技术实施例整体结构示意图，包括：电机、通讯模块、电源模块、电机信号采集模块、MCU运算模块、驱动器和三相全桥驱动模块；所述通讯模块与所述MCU运算模块连接，提供与上位机数据通讯的标准接口，并控制设备的通讯，所述通讯模块包括串口通讯模块、CAN通讯模块，这些通讯模块均与CPU运算模块连接，为MCU运算模块和上位机间提供多元的通讯方式。所述电源模块与所述MCU运算模块、驱动器、三相全桥驱动模块连接，将外部电源转换成各个模块所需的电流格式，并给各个模块供电；所述机信号采集模块采集所述电机的速度信号和位置信号，并实时发送至所述MCU运算模块；所述MCU运算模块接收所述速度信号和位置信号，并采集所述三相全桥驱动模块的电流信号即电机的电流信号，并发出速度指令、位置指令和电流指令；本实施例中MCU运算模块型号优选为STM32105，具有高性能、低成本、低功耗等优点，且具有极高的运算速度，控制电机的电流环、速度环和位置环的计算速度极高。所述驱动器与所述MCU运算模块连接，将所述MCU运算模块发送的速度指令、位置指令和电流指令转化为相应的电压信号，并进行功率放大；所述三相全桥驱动模块与所述驱动器连接，所述三相全桥驱动模块将所述驱动器发出的电压信号转化为能够驱动电机的电压信号，并进行功率放大，驱动所述电机按照相应指令进行转动；本实施例中所述驱动器型号优选为DRV8323SRTAR，能够实现对电机的实时稳定性控制。进一步地，还包括：绝对值编码器；所述绝对值编码器输入端与所述电机连接，输出端与所述MCU运算模块连接；绝对值编码器采集电机上电时的初始位置与速度反馈的积分作为电机实时位置信号，绝对值编码器本身可以记录位置，解决了断电后的记录保存问题。进一步地，电机信号采集模块为比较器，所述比较器通过感应电动势采集所述电机的速度信号和位置信号；通过电机的感生电动势与中点电压的比较测量电机的速度信号。本专利技术的工作原理：将市电或其他外部电源与电源模块连接，此时，电源模块将外部电源转化为MCU运算模块、驱动器、三相全桥驱动模块所需要的电压格式，并给各模块供电，比较器通过感生电动势原理实时采集电机的速度信号和位置信号，并实时上传至MCU运算模块，MCU运算模块将上传的实时电机的速度信号和位置信号以及采集到的三相全桥驱动模块得电流信(也即电机的实时电流信号)与外部输入的指令信号进行实时对比计算(此处的对比计算属现有技术，本申请不再赘述)，发出相应的使电机的转子按照符合输入指令要求的电流指令、速度指令和位置指令进行转动，所述电流指令、速度指令和位置指令即对应的电机按照输入指令转动的具体电流值、速度值和转子对应N极和S极的位置；驱动器将MCU运算模块发出的指令转换为相应的电压信号，并进行功率放大，之后三相全桥驱动模块将驱动器输出的电压信号转换为能够驱动电机的电压信号，同时进行功率放大，并驱动电机按照输入指令转动；电流控制环、速度控制环、位置控制环三环控制功能，能够对电机的电流、速度、位置进行实时精确及稳定控制。利用反应电动势换相的原理如下：在AB通电期间，线圈CC’的C边在图2中切割N极的磁力线并产生一个正向的感生电动势，在图3中切割S极的磁力线而产生一个反向的感生电动势；C’边的情况也类似。在AB相通电期间，测量线圈CC’上的电压，会发现其间有一个从正到负的变化过程。在图4的t0时刻(即图2的位置)，为AB相通电刚开始时的情况，而在图3的t1时刻(即图3的位置)，AB相通电快结束时的情况。由于中点电势值始终为VCC/2，假定为12V，CC’的线圈产生的感生电动势只能在以中点12V电势为基准点的基础上叠加，假设在额定转速下CC’上会产生11.4V的感生电动势，那么在t0时刻，如果我们去测量C点的电压，其值应为12+11.4＝23.4V；在t1时刻，C点的电压值应为12-11.4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷电机驱动系统，其特征在于包括：电机、通讯模块、电源模块、电机信号采集模块、MCU运算模块、驱动器和三相全桥驱动模块；/n所述通讯模块与所述MCU运算模块连接，提供与上位机数据通讯的标准接口，并控制设备的通讯；/n所述电源模块与所述MCU运算模块、驱动器、三相全桥驱动模块连接，将外部电源转换成各个模块所需的电流格式，并给各个模块供电；/n所述电机信号采集模块采集所述电机的速度信号和位置信号，并实时发送至所述MCU运算模块；/n所述MCU运算模块接收所述速度信号和位置信号，并采集所述三相全桥驱动模块的电流信号即电机的电流信号，并发出速度指令、位置指令和电流指令；/n所述驱动器与所述MCU运算模块连接，将所述MCU运算模块发送的速度指令、位置指令和电流指令转化为相应的电压信号，并进行功率放大；/n所述三相全桥驱动模块与所述驱动器连接，所述三相全桥驱动模块将所述驱动器发出的电压信号转化为能够驱动电机的电压信号，并进行功率放大，驱动所述电机按照相应指令进行转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种无刷电机驱动系统，其特征在于包括：电机、通讯模块、电源模块、电机信号采集模块、MCU运算模块、驱动器和三相全桥驱动模块；
所述通讯模块与所述MCU运算模块连接，提供与上位机数据通讯的标准接口，并控制设备的通讯；
所述电源模块与所述MCU运算模块、驱动器、三相全桥驱动模块连接，将外部电源转换成各个模块所需的电流格式，并给各个模块供电；
所述电机信号采集模块采集所述电机的速度信号和位置信号，并实时发送至所述MCU运算模块；
所述MCU运算模块接收所述速度信号和位置信号，并采集所述三相全桥驱动模块的电流信号即电机的电流信号，并发出速度指令、位置指令和电流指令；
所述驱动器与所述MCU运算模块连接，将所述MCU运算模块发送的速度指令、位置指令和电流指令转化为相应的电压信号，并进行功率放大；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：于德海，
申请(专利权)人：大连光洋科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21