一种嵌入式数字电调控制器制造技术

技术编号:6726470 阅读:149 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本实用新型专利技术公开了一种嵌入式数字电调控制器,包括单片机(1)、逆变驱动桥(2)、反电动势反馈电路(4)、电流反馈电路(6)和电源电路(7);单片机(1)的定时器B与逆变驱动桥(2)相连,单片机(1)的另一个定时器A与接收机接口(3)相连,逆变驱动桥(2)经过反电动势反馈电路(4)与单片机(1)的比较器(5)相连,逆变驱动桥(2)还经过电流反馈电路(6)与单片机(1)的ADC相连,电源电路(7)与单片机(1)、接收机接口(3)、逆变驱动桥(2)和电源接口(8)相连。本实用新型专利技术实现了对航模无刷直流电机的有效控制,其硬件电路上结构简单,缩小了硬件体积,减轻了重量,满足航模无刷电调的在各方面的需求。(*该技术在2020年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数字电调控制器,特别是一种应用于航模飞行器中无刷电机 的嵌入式数字电调控制器
技术介绍
目前应用于航模飞行器中的无刷电机电子调速器采用的普遍方案是检测反电动 势过零点实现的。即通过不断检测三相无刷电机的相电压和过零点的阈值比较获得电机的 换相时刻,从而采取下一步通电措施确保电机稳定运行。实现反电动势过零点检测主要有两种方法实现,一种是用ADC采样电机的三相相 电压,通过软件比较相电压和电机中心点电压实现过零点检测;另一种是采用硬件比较器 直接比较相点压和中心点电压,软件捕获比较器翻转波形实现过零点的检测。采用ADC软件实现过零点检测,其优点在于检测稳定可靠,抗干扰能力强,误检和 漏检的概率低。但电机控制要求一定的实时性,所以ADC必须实现采样相电压进行软件上 的比较,这样整个MCU的工作负荷会有一定的上升,并且ADC必须有足够的转换速度才行。 在航模应用中,无刷电机平均转速都在10000转/分以上,这样软件比较的频率将会大幅上 升,MCU的负荷将是直接影响电调性能的因素。基本上航模电调所用的控制器都是单片机, 处理速度不会很高。用ADC软件检测过零点,在控制高速运转的电机就存在着瓶颈。而采用硬件比较器就不存在这个技术瓶颈,硬件上的比较速率远远大于软件,软 件上只需采用中断形式捕获比较器电平翻转产生的跳变沿就能实现过零点的检测。这样一 来就大大节省了 MCU的工作负荷,保证了有充足的时间去完成各项辅助功能。而采用硬件 比较器带来的缺点是抗干扰能力弱,容易发生误检和漏检,这必须在硬件上增加滤波电路, 软件上需要进行软件滤波。这样一来,在整个电调硬件设计上增加了许多元器件,甚至有些 单片机无内部比较器,还需外扩,既增加了成本又增加了电调的体积和重量。有悖于航模电 调的设计原则。并且目前采用的所有MCU都是低电压供电(5V或者以下),而电调的电源是基本是 大于IOV的电池组供电。所以还需增加稳压电路给MCU供电。而MCU对电机的各项参数和 三相电压进行检测,之间的电压又需要先进行分压处理才能进入到MCU,又增加了元器件。
技术实现思路
本技术的目的在于,提供一种嵌入式数字电调控制器。它采用硬件比较器法, 在控制高速运转的电机不存在瓶颈,且克服了现有硬件比较器抗干扰能力弱,容易发生误 检和漏检的缺点,而且硬件结构简单。本技术的技术方案一种嵌入式数字电调控制器,其特征在于包括单片机、 逆变驱动桥、反电动势反馈电路、电流反馈电路和电源电路;单片机的定时器B与逆变驱动 桥相连,单片机的另一个定时器A(TAO)与接收机接口相连,逆变驱动桥经过反电动势反馈 电路与单片机的比较器相连,逆变驱动桥还经过电流反馈电路与单片机的ADC(模数转换器)相连,电源电路与单片机、接收机接口、逆变驱动桥和电源接口相连。前述的嵌入式数字电调控制器中,所述电流反馈电路包括逆变驱动桥与电源地之 间串联的采样电阻,采样电阻产生的压降经运放放大后进入单片机的ADC。前述的嵌入式数字电调控制器中,所述反电动势反馈电路包括低通RC滤波电路 和3个电阻组成的星形网络电路。前述的嵌入式数字电调控制器中所述单片机为MSP430FR1000单片机。其中单片机电源是由外部电源直接提供,中间无需加稳压电路即单片机和逆变驱 动桥的电压是相同的。由于FR1000独有的电气特性,模拟I/O 口承受的电平范围最高为电 源电压。逆变驱动桥实现对电机的换控制。和H桥的设计类似,上管采用P沟道的功率管, 下管采用N沟道的功率管。定时器B (TB)输出的六路PWM经单片机推挽后输出,模拟驱动口最大电平能输出 和驱动电机一样的电压。所以在驱动逆变驱动桥电路设计上不需要再加驱动电路,能直接 驱动。反电动势反馈电路是实现反电动势过零点检测。检测反电动势过零点,是要通过 非导通相的电压与中心电压比较,在相等时刻即为反电动势为0时,在经过30°电气角就 是实际换相时刻。中心电压的提取是通过构建星型网络实现。由于采用PWM调制方式,端电压中带 有干扰信号,所以还要经过低通RC滤波,滤波后的电压可以进入比较器比较。由于FR1000 独有的电气特性,三相反电动势电压可以直接进入比较器输入端,无需再分压处理。滤波后的电压通过三个电阻构成星型网络得到中心点电压,作为比较器的参考电 压进入比较器参考端。在每次反电动势过零点时,比较器输出电平会发生多次跳变。在实 际比较中,由于参考电压和比较电压的波动,会导致比较器输出发生多次跳变,所以比较器 设计为迟滞比较对系统的稳定性更加可靠,FR1000单片机内置可编程迟滞比较器,外部无 需再设计。电流反馈电路是现实对电机电流采样检测。在驱动桥与电源地之间串联一个采样 电阻,电阻产生的压降经运放放大后进入单片机ADC采样转换处理。由于ADC内部电路由 电源电压专用采样通道,所以对电源电源检测无需再外部设计。接收机产生的PPM信号电压范围为0 5V,能直接进入单片机定时器捕获口。 FR1000电调控制器需给接收机提供工作电压,所以必须另加稳压电路给接收机供电。与现有技术相比,本技术采用硬件比较器法,在控制高速运转的电机不存在 瓶颈,实现了对航模无刷直流电机的有效控制,其硬件电路上结构简单,缩小了硬件体积, 减轻了重量,满足航模无刷电调的在各方面的需求。本技术的电调控制器经过使用测 试,效果良好,电机启动性能高,调速曲线平滑。各项保护措施经破坏性测试,功能有效,无 失灵。附图说明图1是本技术的结构示意图;图2是本技术工作流程图。4附图中的标记为1-单片机,2-逆变驱动桥,3-接收机接口,4-反电动势反馈电 路,5-比较器,6-电流反馈电路,7-电源电路,8-电源接口,9-电机。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步的说明,但并不作为对本技术 限制的依据。实施例。一种嵌入式数字电调控制器,结构如图1所示包括单片机1、逆变驱动 桥2、反电动势反馈电路4、电流反馈电路6和电源电路7 ;单片机1的定时器B与逆变驱动 桥2相连,单片机1的另一个定时器A与接收机接口 3相连,逆变驱动桥2经过反电动势反 馈电路4与单片机1的比较器5相连,逆变驱动桥2还经过电流反馈电路6与单片机1的 ADC相连,电源电路7与单片机1、接收机接口 3、逆变驱动桥2和电源接口 8相连。所述电 流反馈电路6包括逆变驱动桥2与电源地之间串联的采样电阻,采样电阻产生的压降经运 放放大后进入单片机1的ADC。所述反电动势反馈电路4包括低通RC滤波电路和3个电阻 组成的星形网络电路。所述单片机1为MSP430FR1000单片机。FR1000嵌入式数字电调控制器软件系统主要分为电机驱动部分,功能检测保护部 分和参数编程部分三大块。其中电机驱动部分系统主体,完成对无刷电机的基本驱动控制, 包含了启动、换相、过零点检测、刹车、油门信号捕获子程序。检测保护功能包括电池电压监 测、电流监测、油门信号监测,这些功能有些是包含在其他子程序中。参数编程是在系统刚 运行时,处理用户设定个别系统参数的子程序。工作过程(如图2所示)。嵌入式数字电调控制器在上电时首先会对电源电压进行检测,其中采用单片机1 内部ADC电源电压专用通道对其采样转换。当电源电源过高本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种嵌入式数字电调控制器,其特征在于:包括单片机(1)、与电机(9)相连的逆变驱动桥(2)、反电动势反馈电路(4)、电流反馈电路(6)和电源电路(7);单片机(1)的定时器B与逆变驱动桥(2)相连,单片机(1)的另一个定时器A与接收机接口(3)相连,逆变驱动桥(2)经过反电动势反馈电路(4)与单片机(1)的比较器(5)相连,逆变驱动桥(2)还经过电流反馈电路(6)与单片机(1)的ADC相连,电源电路(7)与单片机(1)、接收机接口(3)、逆变驱动桥(2)和电源接口(8)相连。

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式数字电调控制器,其特征在于包括单片机(1)、与电机(9)相连的逆变 驱动桥O)、反电动势反馈电路G)、电流反馈电路(6)和电源电路(7);单片机(1)的定时 器B与逆变驱动桥⑵相连,单片机(1)的另一个定时器A与接收机接口(3)相连,逆变驱 动桥⑵经过反电动势反馈电路⑷与单片机⑴的比较器(5)相连,逆变驱动桥(2)还 经过电流反馈电路(6)与单片机⑴的ADC相连,电源电路(7)与单片机(1)、接收机接口 (3)、逆变驱动桥(2)和电源...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱小梦王丽花
申请(专利权)人:利尔达科技有限公司
类型:实用新型
国别省市:86

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