[实用新型]基于模型设计的四开关逆变器的直流无刷电机调速系统

说明书

本实用新型公开了一种基于模型设计的四开关逆变器的直流无刷电机调速系统，包括上位机控制设计部分和下位机执行与被控部分；上位机控制设计部分为PC机；下位机执行与被控部分包括DSP主控单元、调理保护电路、驱动保护电路、四开关逆变器、直流无刷电机，传感器组，采样电路。PC机作为上位机，设计调速系统的控制算法模型，经一系列测试与验证，自动生成代码并通过仿真器下载到DSP主控单元，DSP主控单元的输出经过驱动保护电路控制逆变电路中开关管的通断，进而控制直流无刷电机转速，传感器组采集电机的定子电流、电压信息反馈到控制器，通过闭环回路对转速进行控制。本实用新型实现了对直流无刷电机调速系统的精确控制，提高了产品开发效率，降低了成本，缩短了开发周期。

技术领域：

本实用新型涉及一种电机调速系统，尤其涉及一种基于模型设计的四开关逆变器的直流无刷电机调速系统，属于电力电子技术领域。

背景技术：

近年来随着无刷直流电机的广泛应用，对其控制性能、系统成本的要求越来越高。在维持电机高性能的同时降低系统成本成为无刷直流电机的研究方向之一，四开关逆变器改变了逆变器的拓扑结构，降低了系统成本为无刷直流电机的发展提供了新的思路。然而，由于电机调速系统的结构复杂，系统信号繁多，控制算法复杂，导致总体电路庞大，因此目前大量采用嵌入式系统开发进行电机调速的设计。但是传统的嵌入式系统开发模式，各个阶段彼此孤立，手工编写代码效率低、错误多，在设计的最后阶段才进行测试，查错和修正困难大、耗时长、费用高，使得电机调速系统的开发周期长，开发成本高。

实用新型内容：

在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为了解决上述现有的技术问题，本实用新型的目的是提供一种开发成本低、代码可靠性高、调试灵活、开发周期短、调速效果好的基于模型设计的四开关逆变器的直流无刷电机调速系统。

本实用新型提供了一种基于模型设计的四开关逆变器的直流无刷电机调速系统，包括上位机、DSP主控单元、调理保护电路、驱动保护电路、四开关逆变器、直流无刷电机、传感器组、采样电路，其特征在于：所述上位机通过数据线与DSP主控单元的代码输入端建立连接，DSP主控单元的PWM输出端连接驱动保护电路的输入端，驱动保护电路的输出端连接四开关逆变器的开关管信号输入端，四开关逆变器的输出端与直流无刷电机的输入端建立连接，直流无刷电机与传感器组进行连接，传感器组的输出端连接采样电路的输入端，采样电路的输出端连接调理保护电路的输入端，调理保护电路的输出端分别与DSP主控单元的输入端，驱动保护电路的输入端进行连接。

进一步地：所述的四开关逆变器的拓扑结构，包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、直流侧电容。

进一步地：所述的DSP主控单元为TI公司生产的F28335eZdsp嵌入式开发套件。

进一步地：所述的驱动保护电路采用IR2110驱动芯片。

进一步地：所述的基于模型设计的四开关逆变器的直流无刷电机调速系统，所述第一桥臂包括串联连接的第二电容(C2)和第三电容(C3)，所述的第二桥臂包括串联连接的第一开关管（T1）和第二开关管（T2），所述的第三桥臂包括串联连接的第三开关管（T3）和第四开关管（T4），每个开关管均反并联二极管，所述的开关管器件选用型号为IGBT 英飞凌BSM50GB120DN2。

本实用新型提出的基于模型设计的四开关逆变器的直流无刷电机调速系统所达到的效果为：