一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法，属于电动机控制技术领域，本发明专利技术的驱动装置包括主控电路、总线驱动电路块、功率管驱动电路块、三相桥式功率电路、欠压及过压保护电路、电流监测及过流保护电路、功率管短路保护处理电路、温度监测及保护电路、逻辑处理及保护电路，采用双融合位置反馈的闭环控制方法实现电机位置控制的控制方法。本发明专利技术可实现多种故障模式的监测并输出故障状态码进行报警，根据故障状态进行对应保护控制，采用双融合位置反馈进行闭环控制，解决了现有技术故障保护功能有限，不具备故障状态逻辑输出功能，存在零位漂移的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步。的实质性特点和显著的进步。的实质性特点和显著的进步。

【技术实现步骤摘要】
一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法


[0001]本专利技术属于电动机控制
，具体涉及一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法。

技术介绍

[0002]直流无刷电机驱动电路由驱动电路和功率电路组成，采用驱动电路和功率器件的电路方案可以实现功率管驱动效果，但是当出现过流、欠压、过压或霍尔信号异常时不能进行自我保护，导致电路异常不能正常工作。
[0003]现有技术中，有些直流无刷电机驱动及控制系统中设计时将驱动电路与电流保护电路、欠压、过压保护电路等保护电路相结合，可以起到电路保护的功能，但不能监测出发生的故障状态种类。
[0004]现有直流无刷电机一般采用位置闭环的控制方法，使用角位移传感器测量实际转角，与指令差值运算后进行闭环控制，当角位移传感器供电不稳时存在零位漂移问题，导致采集位置不准。
[0005]综上，现有直流无刷电机驱动及控制系统的故障保护功能有限，不具备故障状态逻辑输出功能，存在零位漂移问题，需要进行改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种直流无刷电机综合故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法，其特征在于，所述直流无刷电机综合故障保护驱动装置包括主控电路块、总线驱动电路块、功率管驱动电路块、三相桥式功率电路块和综合故障保护块，所述综合故障保护块包括欠压及过压保护电路、电流监测及过流保护电路、功率管短路保护处理电路、温度监测及保护电路、逻辑处理及保护电路，所述直流无刷电机综合故障保护驱动装置的控制方法采用双融合位置反馈的闭环控制方法实现电机位置控制；所述的主控电路块是基于STM32F407的主控电路块，采集综合故障保护块输出的反馈信号和电位计反馈信号，进行数据算法处理，输出控制信号PWM波、方向控制信号、保护信号，实现电机的控制与保护信号的输出；所述综合故障保护块中的逻辑处理及保护电路，将霍尔器件采集的霍尔信号处理为可被主控芯片读取的信号，根据采集的霍尔信号进行判读输出霍尔逻辑故障状态；欠压及过压保护电路通过采集处理母线电压V1信号，并与输入的电压阈值信号V
REF_U
比较，输出表征电压状态的信号；电流监测及过流保护电路通过采集处理电流信号Ic，并与输入的电流阈值信号V
REF_I
比较，输出表征电流状态的信号；所述功率管短路保护处理电路通过PWM波控制信号控制对应模拟开关，并与入阈值电压V
REF_DS
比较，输出表征功率管是否异常工作的信号；所述温度监测及保护电路通过采集处理温度电压信号，并与输入的电压阈值信号V
REF_T
比较，输出表征温度状态的信号；所述欠总线驱动电路块将主控电路块输出的PWM波、方向信号和保护控制信号转换为可用于直接控制功率管驱动电路块的电平信号，并实现供电电源隔离；所述功率管驱动电路块，将PWM波控制信号转换为可驱动功率管开关的电压信号，收到保护信号紧急制停；所述三相桥式功率电路块将母线电压转换为可驱动电机转动的斩波信号，驱动电机转动；所述双融合位置反馈的闭环控制方法包括：电机位置采集通过霍尔器件和角位移传感器独立进行，角位移传感器采集的信息直接传输到主控电路块，霍尔器件采集的信息传输到逻辑处理电路，逻辑处理电路将处理后的霍尔器件采集信号传输给主控电路块，主控电路块将接收到的角位移信号和霍尔逻辑信号根据算法进行融合作为位置闭环反馈信号，实现双融合位置反馈。2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法，其特征在于：所述直流无刷电机综合故障保护驱动装置采用双融合位置反馈控制方法，引入霍尔信号采集电机转角用于补偿角位移转角反馈，角位移传感器采集的转角反馈为S1，霍尔器件采集的电机转角为S2，电机轴到角位移传感器转轴的机械间隙为δ，采用双融合位置反馈为S＝αS1+(1
‑
α)[β(S2+δ)]，其中，α为角位移反馈在双融合反馈中的权重比例，β为电机轴转角到角位移转角的转换系数，其中0.6≤α＜0.8。3.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法，其特征在于：所述综合故障保护块中逻辑处理及保护电路,当霍尔信号全为逻辑“0”或“1”为异常故障状态；当霍尔信号全为逻辑“1”时经过U13逻辑与门输出逻辑“1”，将模拟开关S4闭合，逻辑“1”经过反相器U14输出“0”，将S3断开，使得故障状态F5输出低电平，表征霍尔信号异常；
当霍尔信号不全为逻辑“1”时模拟开关S4断开，S3闭合，此时只有当霍尔信号全为逻辑“0”，经过逻辑或门U10为逻辑“0”，霍尔信号经过反相器UA3、UA4、UA5再经过逻辑与非门U12输出逻辑“0”，两路逻辑“0”经过逻辑与门U11输出逻辑“0”，使得故障状态F5输出低电平，表征霍尔信号异常；其他霍尔信号情况时，S4断开，S3闭合，故障状态F5输出高电平，表征霍尔信号正常。4.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法，其特征在于：所述综合故障保护块中欠压和过压保护电路通过电阻R3和R4将参考电压V
REF_U
分压为V
REF1_L
作为供电电压的下阈值，通过电阻R5和R6分别将参考电压V
REF_U
分压为V
REF1_H
作为供电电压的上阈值，通过电阻R1和R2对供电母线电压V1进行分压，分压后的母线电压为使用U1A和U1B分别将母线电压与上下阈值进行电压比较；当母线电压低于下阈值时U1A输出低电平，反之输出高电平；当母线电压高于上阈值时U1B输出低电平，反之输出高电平；电阻R7和R8为限流电阻，分别设置在U1A、U1B与逻辑与门UA1之间，U1A和U1B输出的电压比较结果输入到UA1进行逻辑与，输出结果作为故障状态F1，当母线电压在参考阈值V
REF1_L
～V
REF1_H
之间时，F1为逻辑高，表征正常；否则为逻辑低，表征异常。5.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机综合故障保护驱动装置及控制方法，其特征在于：所述电流监测及过流保护电路中，电阻R9为电流采集电阻，VCC1为内部参考电压，经电阻R10、R11和U2处理得到电流采集转换电压V2＝I
C
R9‑
2V
CC1
,电阻R13和R14对参考电压V
REF
进行分压得作为电流参考阈值电压，电阻R12为限流电阻，将电压V2与阈值电压V
REF2
进行比较，输出结果作为故障状态F2，当V2小于V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东阁，栾婷，林强强，张巍，曲政，赵晓瑞，岳宗帅，陈庆浩，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：