[发明专利]无刷直流电机驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流无刷电机驱动器。

背景技术

无刷直流电动机既具备交流电动机的结构简单呢、运行可靠、维护方便等优点，又具备直流电动机运行效率高、无励磁损耗、调速性能好等特点，因此在当今国民经济的各个领域的应用日益普及。目前直流无刷电机的驱动电路都比较复杂，控制方式单一，反向电流无法排出时烧毁电机驱动电路，在电机驱动控制领域很多还是采用开环调速系统，就是由控制部分直接控制电机转动，无需对电机实际转速进行检测，所以会出现对电机驱动时失控的现象，在国内，现在的驱动电路都是基于电机专用驱动芯片开发的，这大大的限制了电机驱动器的开发。

发明内容

本发明目的是针对现有技的不足提供一种基于单片机开发的闭环调速的电机驱动器。

本发明所述电机驱动器采取的技术方案如下：

（1）所述电机驱动器包括电源转换控制模块、主控芯片控制模块、开关模块和功率放大输出模块；

（2）采用主控芯片是美国微芯科技公司的PIC18F46K22，该芯片具有体积小、精度高、通用性好、价格低等特点，打破了驱动器基于电机专用芯片开发的传统；

（3）所述电机驱动器有三种控制方式：通过485通讯直接发送转速数据给单片机；转速模拟输入即采用输入的模拟量信号经过A/D转换成数字信号经单片机处理转换成转速数据；转速PWM输入即采样输入的PWM信号，根据PWM占空比转换成转速数据；

（4）所述电机驱动器三种控制方式中单片机得到转速数据后再对直流无刷电机的开或关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整，从而达到精确调速的目的；

（5）所述电机驱动器采用闭环调速控制，即通过速度检测环节将结果反馈给控制系统，系统将给定转速和实际转速通过速度比较控制部分进行比较，决定应该加速还是减速，从而对电机的转速进行精确的控制。

本发明所述无刷直流电机驱动器在控制电机转动的过程中，如果电机受到某一反向作用力时，通过闭环控制原理的速度检测环节将会得到一个电流反馈值，此时反馈值与给定控制电流值方向相反，通过电流比较控制环节将给定控制电流值和反馈电流值进行比较，将会降低电机转动速度，反向作用力越大，反馈电流值就越大，当超过给定控制电流值时电机将停止运转。

本发明所述无刷直流电机驱动器可防止断电通入反向电流，在系统断电后如果手动转动电机将会产生一定的电压，而且速度越快电压越大，它会通过功率输出环节传送给控制器，当电压达到一定时，就会对控制器造成破坏，本发明在电机驱动电路上增加了开关模块，彻底解决产生电压造成电机驱动器破坏的问题。

本发明的有益效果：本发明所述无刷直流电机驱动器控制方法简单、调速精度高、控制方式多样化、可导出反向电流，可完全控制电机，可有效降低系统复杂度，减少系统成本及资源浪费，同时使安装、调试及售后简单。

附图说明

图1为本发明电机控制驱动器原理方框图；

图2为电源转换控制模块的电路原理图；

图3为主控芯片控制模块电路原理图；

图4为开关模块电路原理图；

图5为功率放大输出模块电路原理图。

具体实施方式

现通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

1、本发明的驱动器原理框图如图1所示，本实施例的驱动器的控制系统电源转换控制模块、主控芯片控制模块、开关模块和功率放大输出模块，其中主控芯片控制模块包括三个部分：速度比较控制环节、电流比较控制环节和速度检测反馈控制环节。

2、主控部件为SOPC编程片上系统，通过片上可编程逻辑系统以基于SOPC的SOC解决方案作为主控中心，通过SOPC系统执行控制方式驱动直流无刷电机转动并调速。

3、驱动器对电机的驱动过程采用的是闭环调速方式：驱动器正常工作的时候开关模块4处于闭合导通状态，保证驱动器能正常工作，驱动器通过485通讯、转速模拟输入，转速PWM输入三者之一接收到一个电机转速值nr，开始给定最低转速值nr_min，通过速度比较控制环节1、电流比较控制环节2、功率放大输出模块3驱动直流无刷电机5以最低速度转起来，之后通过速度检测反馈环节6将当前运行速度的值nrF反馈到速度比较控制环节1，两个速度值经过速度比较控制环节1得到一个控制电流值Kr，它通过电流比较控制环节2输出所需要的脉冲信号Ui，此脉冲信号Ui通过功率放大输出模块3进行功率放大得到Uo，它就能调整直流无刷电机5的运转速度达到给定的电机转速值nr。