[发明专利]一种六相直流无刷电机控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种六相直流无刷电机控制器。

背景技术

直流无刷电机因其可靠性高的特点，被广泛应用在电动自行车、电动三轮车、电动四轮车等电动车上。但现有三相直流无刷电机在换相时会产生高达50％额定转矩的脉动转矩，用户的骑行感觉是振动和噪音都比较大。在不改变电机的情况下，采用重叠换相的方法解决换相引起的转矩脉动，虽然可以一定程度上进行改善，用户仍然感觉较大，特别是在低速启动的过程中仍然比较严重，这是三相直流无刷电机自身的技术方案确定的，因此，进一步改进的效果有限。另外，随着电机功率的提高，每相绕组的电流也大大提高，提高了电缆和功率器件发热的要求。目前的解决方法是加粗电缆和并联MOS管的方法，一方面成本上升，另一方面发热还是比较严重。

采用六相直流无刷电机是解决上述问题的方法之一。所谓六相直流无刷电机是指在现有三相直流无刷电机的基础上，增加一套三相绕组，两套绕组在空间上的电角度相差30°，增加3个霍尔确定绕组的位置。六相直流无刷电机在运行过程中，每30°换相一次，一个运行周期(360°电角度)换相次数是12次，比3相直流无刷电机的六次多了一倍。当一套绕组换相时，另外一套绕组正常运行，因此换相时的最大转矩脉动减少为额定转矩的25％，减少了电机的震动和噪音。同时，由于采用两套绕组，在产生同样力矩的情况下，每套绕组电流减少了一半，减小的开关器件的负荷，提高了控制器的可靠性。要实现对六相直流无刷电机的控制，三相直流无刷电机控制器已不能满足要求，因此，必须根据六相直流无刷电机的运行要求开发相应的控制器。

发明内容

本发明针对现有直流无刷电机控制器不能满足六相直流无刷电机的控制要求等问题，提供一种六相直流无刷电机控制器。

本发明可以通过以下技术方案予以实现：一种六相直流无刷电机控制器包括三相全桥开关回路I、三相全桥开关回路II、驱动回路I、驱动回路II、速度输入检测回路、电压检测回路、过流检测回路、霍尔信号检测回路I、霍尔信号检测回路II和单片机；所述速度输入检测回路将速度输入信号传送到单片机处理后传送到驱动回路I和驱动回路II，驱动回路I和驱动回路II对三相全桥开关回路I和三相全桥开关回路II进行控制，驱动六相直流无刷电机中的绕组，使电机运转；霍尔信号检测回路I和霍尔信号检测回路II分别将检测到六相直流无刷电机中两套绕组的位置信号反馈回单片机；过流检测回路和电压检测回路分别将检测到六相直流无刷电机的过流信号和电压信号反馈到单片机。

本发明所述驱动回路由三个单相驱动回路组成，每个单相驱动回路包括三极管Q0-Q5，电阻R0-R9，电容C0-C3，二极管D0-D1，所述三极管Q1的基极通过电阻R1与单片机相连接，其集电极与三极管Q0的基极相连接，其发射极通过电阻R2接于GND；三极管Q0的基极通过电阻R0与其发射极相联后通过二极管D0接于电源，其集电极接于二极管D1并通过电阻R4接于上桥MOSFET的栅极；二极管D0的阳极通过电容C0接于GND，其阴极接于电容C后接于电机相线；三极管Q2的基极接于二极管D1的阳极，其发射极接于上桥MOSFET的栅极，其集电极接于电机相线；电阻R3接于三极管Q2的基极与集电极之间，电容C2接于Q2的发射极与集电极之间；三极管Q4的基极接于+5V电源，其集电极接于三极管Q3的基极，其发射极通过电阻R7接于单片机；三极管Q3的基极通过电阻R6与其发射极共接于+15V电源，其集电极通过电阻R9接于下桥MOSFET栅极；三极管Q5的基极通过电阻R8接于单片机，其集电极接于下桥MOSFET栅极，其发射极接于GND；电阻R5接于电机相线和电流检测电阻之间；电容C3接于下桥MOSFET栅极和电流检测电阻之间。

本发明所述的霍尔信号检测回路包括霍尔接口，电阻R53-R58，电容C31-C32，所述霍尔接口与电机霍尔接口相连，并通过电阻R53-R54接于单片机；电阻R56-R58的一端接于+5V电源，另一端接于霍尔接口与电阻R53-R55之间；电容C33、C31、C32的一端接于GND，另一端接于电阻R53-R55与单片机之间。

本发明所述的速度输入检测回路包括PA4接口，电容C5、C8，电阻R8、R9，二极管D4，所述PA4接口中的一个接口分别通过电容C5和二极管D4接于GND和+5V电源，另一接口通过电阻R8和R9接于单片机和GND，其第三端口接于GND，电容C8并接于电阻R8和R9两端。