專利名稱：無刷直流電機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直流電機領(lǐng)域，特別涉及一種無刷直流電機控制裝置。
背景技術(shù)：
無刷直流電機是同步電機的一種，電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(N)受電機定子旋轉(zhuǎn)磁場的速 度(f)及轉(zhuǎn)子極數(shù)(P)影響N= 120f/P。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻 率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。無刷直流電機即是將同步電機加上電子式控制(驅(qū)動器)，控制 定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率，并將電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中心反復(fù)校正，以期達到接近直流 電機特性的方式。也就是說無刷直流電機在額定負載范圍內(nèi)當(dāng)負載變化時仍可以控制電機 轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)速度連續(xù)可調(diào)，因此無刷直流電機常應(yīng)用于要求精確調(diào)速的場 合。無刷直流電機的精確調(diào)速主要通過調(diào)節(jié)輸入電壓來實現(xiàn)。為使無刷直流電機精確工作， 需要有控制裝置來提供精確可調(diào)的電壓和滿足要求的電流，可以說控制裝置是整個無刷直 流電機能精確工作的核心。目前的小型無刷直流電機控制裝置多由模擬分立器件構(gòu)成，存在帶動負載的情況 下無法提供精確電壓調(diào)節(jié)，可控的線性范圍過小等突出問題，由此導(dǎo)致整個系統(tǒng)的控制精 度大大降低，不利于電機性能的發(fā)揮。

實用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種無刷直流電機控制裝置，以解決現(xiàn)有小 型無刷直流電機控制裝置在帶動負載的情況下無法提供精確電壓調(diào)節(jié)，可控的線性范圍過 小等問題。( 二 )技術(shù)方案為此，本實用新型提供的一種無刷直流電機控制裝置，包括模擬量隔離模塊，用于將接收到的模擬量信號進行隔離處理，并發(fā)送；數(shù)據(jù)處理模塊，與所述模擬量隔離模塊相連接，用于接收上述隔離處理后的模擬 量信號，將所述隔離處理后的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量信號生成 PWM波并發(fā)送；H橋驅(qū)動模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于接收所述PWM波并根據(jù)所述PWM 波占空比的不同生成不同的控制電壓；電源模塊，與所述模擬量隔離模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及H橋驅(qū)動模塊相連接，用于 給所述模擬量隔離模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及H橋驅(qū)動模塊提供電壓。還包括過流保護模塊，設(shè)置在所述數(shù)據(jù)處理模塊和H橋驅(qū)動模塊之間，用于生成 過流保護信號并發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述過流保護信號控制 無刷直流電機控制裝置對過流進行保護。所述過流保護模塊還可以與所述H橋驅(qū)動模塊設(shè)置為一體。
3[0014]上述技術(shù)方案還可以包括復(fù)位模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于提供人工復(fù)位操作功能。所述H橋驅(qū)動模塊根據(jù)“控制電壓=PWM波占空比*供電電壓”來生成不同的控 制電壓。(三)有益效果上述技術(shù)方案具有如下有益效果本實用新型無刷直流電機控制裝置，通過對模 擬量信號進行精確隔離，將連續(xù)可調(diào)的輸入模擬量信號轉(zhuǎn)變成電機需要的精確連續(xù)可調(diào)的 輸出電壓，同時提供滿足要求的工作電流，有利于電機性能的發(fā)揮。

圖1是本實用新型無刷直流電機控制裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型無刷直流電機控制裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型無刷直流電機控制方法流程圖。其中，1 模擬量隔離模塊；2 數(shù)據(jù)處理模塊；3 :H橋驅(qū)動模塊；4 電源模塊；5 復(fù) 位模塊；6 過流保護模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下 實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。如圖1所示，為本實用新型無刷直流電機控制裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；本實 用新型無刷直流電機控制裝置包括模擬量隔離模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、H橋驅(qū)動模塊3以 及電源模塊4。其中，模擬量隔離模塊1與數(shù)據(jù)處理模塊2相連接，用于接收模擬量信號并將該模 擬量信號進行隔離處理，并將隔離處理后的模擬量信號發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊2。數(shù)據(jù)處理 模塊2用于接收隔離后的模擬量信號，對該隔離后的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字 量信號，并根據(jù)該數(shù)字量信號生成脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)波，將該 PWM波發(fā)送至H橋驅(qū)動模塊3。H橋驅(qū)動模塊3與數(shù)據(jù)處理模塊2相連接，用于接收PWM波 并根據(jù)PWM波占空比的不同生成不同的控制電壓。電源模塊4與模擬量模塊1、數(shù)據(jù)處理模 塊2以及H橋驅(qū)動模塊3相連接，可產(chǎn)生24V、12V、5V、3. 3V等直流穩(wěn)定電壓提供給模擬量 隔離模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2以及H橋驅(qū)動模塊3。本實用新型無刷直流電機控制裝置的工作原理為模擬量隔離模塊1接收外界輸 入的模擬量信號，包括1-5V，0-10V，4-20mA, 0_20mA等多種工業(yè)常用模擬量信號，可以根據(jù) 實際需要生成，比如該信號可以是可編程控制器(PLC)的模擬量輸出值(AO)，可以是連續(xù) 可調(diào)的電位器生成的模擬量，也可以是用戶自己開發(fā)的硬件裝置的模擬量輸出值等等。然 后將接收都的模擬量信號與數(shù)據(jù)處理模塊2進行隔離處理，濾除模擬量信號中的雜波等干 擾成分，以防止干擾信號影響整個電路的穩(wěn)定性；然后將經(jīng)過隔離處理的模擬量信號發(fā)送 給數(shù)據(jù)處理模塊2，數(shù)據(jù)處理模塊2對隔離后的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，生成數(shù)字量信 號，然后根據(jù)該數(shù)字量信號生成PWM波，將PWM波發(fā)送給H橋驅(qū)動模塊3，H橋驅(qū)動模塊3根 據(jù)PWM波占空比的不同生成精確的控制電壓來控制無刷直流電機的運行，以獲得恒定的電機轉(zhuǎn)速；具體地，以提供24V的供電電壓為例，若在一個周期里PWM波占空比為1/2，則本實 用新型無刷直流電機控制裝置輸出的控制電壓就是12V，可以用“控制電壓=PWM占空比* 供電電壓”來表示。在本實施例中，數(shù)據(jù)處理模塊可以采用C8051F020單片機。模擬量隔離模塊采用 高精度，能達到0. 01 %的精度的HCNR200模擬量光電耦合隔離器，確保隔離過程盡量降低 精度損耗。本實施例以1-5V的模擬量控制信號為例，隔離前后的數(shù)據(jù)比較如表1所示；其 中隔離放大倍數(shù)為0. 48；表 1 本實施例中H橋電機驅(qū)動模塊可以為16位分辨率的PWM控制的H橋電機驅(qū)動電 路，控制器驅(qū)動電機的直流電壓最小壓差能達到Vm/65536，其中￥111表示驅(qū)動器的直流供電 電壓。以1-5V的模擬量控制信號為例，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)在帶動負載的情況下輸出電 壓的對比如表2所示表2 由表1、表2可以看出，本實用新型無刷直流電機控制裝置能夠?qū)邮盏降哪M量 信號進行高精度隔離，并能夠產(chǎn)生精確的控制電壓控制電機的運行，有利于電機性能的發(fā) 揮。如圖2所示，為本實用新型無刷直流電機控制裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；本實 施例還可以包括復(fù)位模塊5和過流保護模塊6。其中復(fù)位模塊5與數(shù)據(jù)處理模塊2相連 接，用于提供人工復(fù)位操作功能。過流保護模塊6與數(shù)據(jù)處理模塊2和H橋驅(qū)動模塊3相 連接，用于生成過流保護信號并發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊2，由數(shù)據(jù)處理模塊2根據(jù)接收到的過 流保護信號控制整個無刷直流電機控制裝置對過流進行保護。本實施例的過流保護模塊6還可以設(shè)置在H橋驅(qū)動模塊3中。如圖3所示，為本實用新型無刷直流電機控制方法的流程圖，即本實用新型無刷 直流電機控制裝置的工作原理流程，包括步驟10、接收模擬量信號，并對該模擬量信號進行隔離處理；步驟20、將隔離后的模擬量信號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，并根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量信 號生成PWM波；步驟30、根據(jù)PWM波占空比的不同生成不同的控制電壓來控制無刷直流電機的運 行。由以上實施例可以看出，本實用新型實施例通過對模擬量信號進行精確隔離，將 連續(xù)可調(diào)的輸入模擬量信號轉(zhuǎn)變成電機需要的精確連續(xù)可調(diào)的輸出電壓，同時提供滿足要 求的工作電流，有利于電機性能的發(fā)揮。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改 進和變型也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種無刷直流電機控制裝置，其特征在于，包括模擬量隔離模塊，用于將接收到的模擬量信號進行隔離處理，并發(fā)送；數(shù)據(jù)處理模塊，與所述模擬量隔離模塊相連接，用于接收上述隔離處理后的模擬量信號，將所述隔離處理后的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量信號生成脈寬調(diào)制(PWM)波并發(fā)送；H橋驅(qū)動模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于接收所述PWM波并根據(jù)所述PWM波占空比的不同生成不同的控制電壓；電源模塊，與所述模擬量隔離模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及H橋驅(qū)動模塊相連接，用于給所述模擬量隔離模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及H橋驅(qū)動模塊提供電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的無刷直流電機控制裝置，其特征在于，還包括過流保護模塊，設(shè)置在所述數(shù)據(jù)處理模塊和H橋驅(qū)動模塊之間，用于生成過流保護信 號并發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述過流保護信號控制無刷直流電 機控制裝置對過流進行保護。
3.如權(quán)利要求2所述的無刷直流電機控制裝置，其特征在于，所述過流保護模塊與所 述H橋驅(qū)動模塊設(shè)置為一體。
4.如權(quán)利要求1所述的無刷直流電機控制裝置，其特征在于，還包括復(fù)位模塊，與所 述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于提供人工復(fù)位操作功能。
5.如權(quán)利要求1所述的無刷直流電機控制裝置，其特征在于，所述H橋驅(qū)動模塊根據(jù) “控制電壓=PWM波占空比*供電電壓”來生成不同的控制電壓。
專利摘要本實用新型公開了一種無刷直流電機控制裝置，該裝置包括模擬量隔離模塊，用于將接收到的模擬量信號進行隔離處理，并發(fā)送；數(shù)據(jù)處理模塊，與所述模擬量隔離模塊相連接，用于接收上述隔離處理后的模擬量信號，將所述隔離處理后的模擬量信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量信號生成PWM波并發(fā)送；H橋驅(qū)動模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于接收所述PWM波并根據(jù)所述PWM波占空比的不同生成不同的控制電壓；電源模塊，用于給所述模擬量隔離模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及H橋驅(qū)動模塊提供電壓。本實用新型能夠?qū)⑦B續(xù)可調(diào)的輸入信號轉(zhuǎn)變成電機需要的精確連續(xù)可調(diào)的輸出電壓，同時提供滿足要求的工作電流。
文檔編號H02P6/08GK201663576SQ20102013642
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者劉大千, 史運濤, 孫德輝, 李志軍, 董哲 申請人:北方工業(yè)大學(xué)