一种电动轮椅的电机驱动电路制造技术

技术编号:40497978 阅读:7 留言:0更新日期:2024-02-26 19:26
本技术提供了一种基于PMSM无感控制的电动轮椅的电机驱动电路,包括电源模块、CPU、电流采样模块、过流保护模块、驱动模块、编码器模块、电压检测模块等;该电路能够通过驱动电路生成驱动信号加在逆变桥模块上并最终生成PWM波给电动轮椅的电机部分实现变速控制,并由采样模块得到电压电流信号反馈给CPU用以作变速保险,在调试时从被控电机处得到前端的转速信号给编码器模块,信号反馈给主控模块用作稳定工作状态的保持和扰动的消除;实际使用时加入高频注入简化系统结构的同时增强低速工作时的稳定性,另逆变桥模块采用两两为一组的结构十二个MOS管。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电动轮椅,具体涉及一种电动轮椅的电机驱动电路


技术介绍

1、电动轮椅作为下肢残疾人士最行之有效的代步工具,在运行过程中常会有爬坡、启停等运动过程,且运动状态基本以中低速为主,保证电动轮椅控制的稳定是其电机驱动电路设计的首要目标。

2、现有技术中,电动轮椅的驱动电路通常使用六mos管的逆变桥结构,在电流过大时没有对应的分流措施,只能启动过流保护来停止运行;另外现通常使用霍尔传感器去测算电机转速及估算电机转子的位置,伺服系统的成本和复杂程度更高,且在振动、高温等情况下由于传感器的存在使系统的可靠性降低。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本技术的目的在于提供一种电动轮椅的电机驱动电路,能够在更大电流的情况下保持运行,并舍弃了传感器,简化了伺服系统的控制结构,在电机低速运行时对参数变化不敏感,鲁棒性更强。

2、为了实现上述目的,本技术采用以下技术方案予以实现:

3、一种电动轮椅的电机驱动电路,包括电源模块、cpu模块、电流采样模块、过流保护模块、驱动模块、编码器模块、电压检测模块;

4、所述的电源模块包括驱动电路所使用的15v电压电源和cpu模块所使用的3.3v电压辅助电源;

5、所述的cpu模块分别与电流采样模块、电压检测模块、驱动模块、编码器模块和过流保护模块相连;

6、所述的驱动模块包括桥驱模块和逆变桥模块;

7、所述的桥驱模块为mosfet高低侧驱动芯片,低侧输出给逆变桥模块;

8、所述的逆变桥模块为十二个mos管结构的逆变桥模块,两个构成一组,四个构成一相;

9、驱动模块一端与电源相连,另一端与电动轮椅相连生成pwm信号以作控制,其中的三相电压信号在逆变桥中被电流采样模块采样并进入过流保护模块作为保护判据,过流保护模块输出反馈给cpu模块,cpu模块给出电动轮椅继续工作或停止的信号;

10、所述的编码器模块一端与cpu相连,另一端接入电动轮椅用于系统测试。

11、优选的,所述的电流采样模块包括三相相同结构的采样和运算放大部分,以及为采样和运算放大部分提供1.65v上拉电压的射极跟随器电路;

12、所述的运算放大部分包括电压放大部分和电流放大部分。

13、进一步的,所述的电流采样模块的电压放大部分和射极跟随器电路部分都采用ltc722运算放大器,电流放大部分在输入端接收来自逆变桥的电压信号,并在输出端将运算得到的新的三相电压信号传递给cpu。

14、更进一步的,射极跟随器电路部分在输入端对3.3v电压进行分压,以得到电流放大部分所使用的1.65v上拉电压。

15、优选的,所述的电压检测模块的母线电压采样部分以bav99作为所使用的开关二极管,cpu的引脚与其直接相连;

16、进一步的,所述的bav99开关二极管,平均正向电流200ma,正向电压最大为1v。

17、优选的,所述的过流保护模块采用lmv331电压比较器,过流保护模块接收来自逆变桥采集的电压信号,并与模块内设置的电压限制值比较,以判断是否超出来向cpu输出运行的停止信号。

18、本技术与现有技术相比,具有如下技术效果:

19、本技术的电机驱动电路能够通过驱动电路生成驱动信号加在逆变桥模块上并最终生成pwm波给电动轮椅的电机部分实现变速控制,并由采样模块得到电压电流信号反馈给cpu用以作变速保险,在调试时从被控电机处得到前端的转速信号给编码器模块,信号反馈给主控模块用作稳定工作状态的保持和扰动的消除;另逆变桥模块采用十二个mos管,两两为一组的结构,当电流较大时一组内两个mos管可以起到分流的作用,总体上可以使电动轮椅在工作时更好地减小由扰动或加减速时转速突变所带来的稳定性方面的影响,使电动轮椅在运行中更少地出现抖动等不稳定因素,对于电动轮椅长时间所保持的低速运行状态有着较强的鲁棒性,且对电动轮椅这样的大功率电机有着较好的控制效果。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,包括电源模块、CPU模块、电流采样模块、过流保护模块、驱动模块、编码器模块、电压检测模块;

2.如权利要求1所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,所述的电流采样模块包括三相相同结构的采样和运算放大部分,以及为采样和运算放大部分提供1.65V上拉电压的射极跟随器电路;

3.如权利要求2所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,所述的电流采样模块的电压放大部分和射极跟随器电路部分都采用LTC722运算放大器,电流放大部分在输入端接收来自逆变桥的电压信号,并在输出端将运算得到的新的三相电压信号传递给CPU。

4.如权利要求3所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,射极跟随器电路部分在输入端对3.3V电压进行分压,以得到电流放大部分所使用的1.65V上拉电压。

5.如权利要求1所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,所述的电压检测模块的母线电压采样部分以BAV99作为所使用的开关二极管,CPU的引脚与其直接相连。

6.如权利要求5所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,所述的BAV99开关二极管,平均正向电流200mA,正向电压最大为1V。

7.如权利要求1所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,所述的过流保护模块采用LMV331电压比较器,过流保护模块接收来自逆变桥采集的电压信号,并与模块内设置的电压限制值比较,以判断是否超出来向CPU输出运行的停止信号。

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【技术特征摘要】

1.一种电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,包括电源模块、cpu模块、电流采样模块、过流保护模块、驱动模块、编码器模块、电压检测模块;

2.如权利要求1所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,所述的电流采样模块包括三相相同结构的采样和运算放大部分,以及为采样和运算放大部分提供1.65v上拉电压的射极跟随器电路;

3.如权利要求2所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于,所述的电流采样模块的电压放大部分和射极跟随器电路部分都采用ltc722运算放大器,电流放大部分在输入端接收来自逆变桥的电压信号,并在输出端将运算得到的新的三相电压信号传递给cpu。

4.如权利要求3所述的电动轮椅的电机驱动电路,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:李英春许阗普
申请(专利权)人:陕西科技大学
类型:新型
国别省市:

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