[发明专利]一体化电机控制器系统

说明书

本发明公开了一体化电机控制器系统，将霍尔磁角度传感器、主控芯片、电机驱动电路集成到同一块电路板，所述的霍尔磁角度传感器输出PWM信号或通过SPI接口与主控芯片进行通讯，将电机位置信息传递给主控芯片，所述的主控芯片通过对位置信息和转速信息的处理和计算，控制电机的转速和位置，主控芯片控制电机驱动电路的开关频度及换向时机。本发明极大的缩短了驱动器至电机的三相线和编码器至控制器的信号线，使系统得以简化；不存在反射波的影响；抗干扰能力强，可靠性高；体积、质量小型化，使整个系统的功率密度有所提高；材料成本及维护成本降低。可以用来取代传统驱动系统，并广泛应用于工业产线。

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种一体化电机控制器系统。

背景技术

电机驱动系统广泛应用于智能机器人系统、汽车系统、工业机械设备系统的电机驱动当中，有着广泛的市场和应用前景。目前国内电机应用过程中多是采取控制驱动器与电机本体分离放置，如此必然会导致在一些庞杂的机电控制系统中，电源电缆，控制电缆以及通讯电缆引线长度和体积的增加，布线复杂，抗干扰能力差得问题。近年来，随着电力电子技术和传感器技术的发展，目前已经允许把控制器、驱动器、高精度编码器和电机本体高度集成起来，形成一个一体化式电机。

发明内容

本发明提供一种一体化电机控制器系统，将霍尔磁角度传感器、主控芯片、电机驱动芯片集成到同一块电路板当中，使得走线能够尽可能贴近电机，UVW输出线缆变得极短，编码器不需要外部走线，将驱动器和电机结合为一个整体，大大减少了走线数量，降低了机械设计机电一体的难度，解决了一直以来驱控一体走线输出多，驱动模块化能力不足的缺点。

本发明所采用的技术方案是一体化电机控制器系统，将霍尔磁角度传感器、主控芯片、电机驱动电路集成到同一块电路板，所述的霍尔磁角度传感器输出PWM信号或通过SPI接口与主控芯片进行通讯，将电机位置信息传递给主控芯片，所述的主控芯片通过对位置信息和转速信息的处理和计算，控制电机的转速和位置，所述的主控芯片控制电机驱动电路的开关频度及换向时机。

进一步地，该控制器系统还包括RS485通讯电路，时钟电路，电流传感器电路，电压转换电路，温度检测电路，所述的主控芯片用于执行了产生电机驱动PWM信号，电流传感器信号转换、处理，霍尔角度传感器信号处理，进行电流环、位置环、速度环闭环矢量控制计算功能；所述的电压转换电路用于将直流24V电源，转换成5V给霍尔磁角度传感器电路供电，转换成3.3V给主控芯片进行供电；所述的电机驱动电路根据主控芯片发出的驱动信号，对电机UVW三相进行控制，驱动电机转动，所述的驱动信号接口，直接与电UVW线相连。

进一步地，所述的霍尔磁角度传感器位于主控芯片的正中心，并与电机轴同轴。

进一步地，所述的主控芯片选用STM32F401，所述的主控芯片的29,30,31引脚与26,27,28引脚可复用为高级定时器功能，产生六路互补的PWM信号，分别与电机驱动芯片的4脚和5脚相连。

进一步地，所述的电机驱动芯片内部嵌有高端MOS管开关和低端MOS管开关，根据PWM驱动信号的高低电平变化，驱动电机UVW各相导通时间。

本发明的有益效果是：驱动系统极大的缩短了驱动器至电机的三相线和编码器至控制器的信号线，使系统得以简化；不存在反射波的影响；抗干扰能力强，可靠性高；体积、质量小型化，使整个系统的功率密度有所提高；材料成本及维护成本降低。本发明的一体化电机，本体采用永磁同步电机，具有高功率密度、低噪音的特点，满足水下仿生潜航器对驱动装置质量和噪音的要求。由于一体化电机以上优点，可以用来取代传统驱动系统，并广泛的应用于工业产线。适用于对体积和质量严格受控、抗干扰性要求高的航天航空、军事、机器人等领域。

附图说明

图1为本发明一体化电机控制器系统总体框图。

图2为本发明主控制芯片电路示意图。