光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置及驱动反馈处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置及驱动反馈的处理方法，将大功率无刷直流电机驱动控制系统DSP和CPLD控制器换相控制输出的六路驱动信号UP_IN、UN_IN、VP_IN、VN_IN、WP_IN、WN_IN经过光电隔离和放大电路生成六路IGBT驱动信号UP、UN、VP、VN、WP、WN，这六路驱动信号再经过光纤发送电路，实现IGBT驱动信号由电信号到光信号的转换；IGBT驱动反馈信号FK_UP_IN、FK_UN_IN、FK_VP_IN、FK_VN_IN、FK_WP_IN、FK_WN_IN通过光纤接收电路，实现光信号到电信号的转换，再输入到复杂可编程逻辑器件CPLD中，采用驱动反馈处理方法判断IGBT驱动电路是否工作正常。本发明专利技术实现了大功率无刷直流电机的驱动控制，很大程度上改善了传统无刷直流电机驱动控制系统的电磁干扰和电磁兼容问题，提高了系统工作的稳定性和效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无刷直流电机驱动控制领域，设及一种光电隔离式大功率无刷直流电 机驱动装置及驱动反馈处理方法。
技术介绍
大功率无刷直流电机具有运行效率高、调速性能好、可靠性高等优点，尤其适用于 对系统效率、可靠性有特殊要求的航空、航天、航海等领域。 大功率无刷直流电机驱动控制系统是强、弱电共存的系统，其采用的高频PWM调 制脉冲很容易对驱动控制系统W外的弱电电路产生很大的干扰，同时大功率无刷直流电机 作为一种电子换相运行电机，对驱动控制系统有着抗内部干扰和外界干扰的要求，因此必 须认真处理驱动控制系统的电磁干扰和电磁兼容问题。 现有的无刷直流电机驱动控制系统基本采用系统MCU控制器，换相控制后直接输 出经过高频PWM脉冲调制的六路驱动信号，用于驱动智能功率模块IPM。运时系统存在电磁 干扰和电磁兼容问题，但运些问题在系统功率不大的情况下，表现的尚不明显，对系统正常 运行影响不大。而在大功率无刷直流电机驱动控制系统中，如果还是采用运种方案，电磁干 扰和电磁兼容问题会干扰驱动控制系统和弱电主控制器的正常运行，严重时会损坏电机和 主控制器。
技术实现思路
阳00引要解决的技术问题 为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种光电隔离式大功率无刷直流电机 驱动装置及驱动反馈的处理方法。 技术方案 一种光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置，其特征在于包括两个驱动信号光 电隔离和放大电路、光纤发送电路、光纤接收电路和驱动电路；第一驱动信号光电隔离和放 大电路的输入端接收无刷直流电机控制系统换相控制DSP输出的6路IGBT驱动信号UP_ IN、UN_IN、VP_IN、VN_IN、WP_IN和WN_IN，其输出端通过光纤发送电路连接驱动电路的IGBT 驱动电路的输入端，6路IGBT驱动信号通过光纤发送电路将电信号转换为光信号；IGBT驱 动电路产生 6 路驱动反馈信号FK_UP_IN、FK_UN_IN、FK_VP_IN、FK_VN_IN、FK_WP_IN和FK_ WN_IN，IGBT驱动电路的输出端通过光纤接收电路连接接收的第二驱动信号光电隔离和放 大电路的输入端，其输出端连接无刷直流电机控制系统的复杂可编程逻辑器件CPLD，CPLD 输出驱动故障检测信号到DSP中，当驱动故障检测信号为高电平时，驱动电路工作正常，当 驱动故障检测信号为高电平时，驱动电路工作异常，无刷直流电机控制系统进行停机处理， 实现对IGBT工作状态的实时监测，进而实现大功率无刷直流电机的驱动控制。 所述驱动信号光电隔离和放大电路包括高速光禪hcpl0466、电阻R27、电阻R28和 电阻R29;连接关系为：UP_IN是无刷直流电机控制系统DSP和CPLD控制器经过换相控制 输出6路IGBT驱动信号中的一路，UP_IN信号通过电阻R27上拉至巧V，与高速光禪N18 的INO引脚间串联有电阻R29,高速光禪N18的IN引脚与巧V电源相接，OUTO引脚与GND_ IGBT连接，OUTl引脚与UP信号连接，UP信号是经过光电隔离和放大处理后的IGBT驱动信 号，UP信号与5VIGBT电源间串联有电阻R28,其中高速光禪采用hcpl0466。 所述光纤发送电路包括S极管Q1、电阻R6和发光二极管FOL血itter;连接关系 为：UP信号连接在S极管Ql的基极，S极管Ql的发射极与5VIGBT间串联一个电阻R6,S 极管Ql的发射极与基极运间连接有发光二极管，其集电极与GNDJGBT连接在一起，当UP 为高电平时，Ql不导通，发光二极管导通，有光发出；当UP为低电平时，Ql导通，发光二极 管不导通，不发光。 所述光纤接收电路包括：感光二极管、运算放大器U3B、电阻R48、电容C15和= 极管FOLReceiver;连接关系为：感光二极管连接在运算放大器U3B的输入端，Status Fee化ack为驱动电路反馈信号，Sta化SFee化ack信号与巧V电源间串联有电阻R48,并连 接在=极管的集电极，=极管的发射极与GND连接，其基极连接在运算放大器U3B的输出 JLjJU 乂而。 一种利用所述光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置实施驱动反馈的处理方 法，其特征在于步骤如下： 步骤1 :对复杂可编程逻辑器件CPLD的时钟信号C化进行倍频处理，输出为30倍 频的时钟信号Clkl; 步骤2 :初始化处理，将寄存器的计数变量a_cnt初始置零； 步骤3:检测驱动电路反馈信号上升沿，如果是上升沿，对寄存器的计数变量曰_ cnt清零，并开始计数a_cnt< =a_cnt+l;如果不是上升沿，则维持原状； 步骤4 :检测检测驱动电路反馈信号下降沿，如果是下降沿，寄存器的计数变量a_ cnt停止计数，执行步骤5;如果不是下降沿，则继续执行步骤3; 步骤5 :将寄存器的计数变量a_cnt与的参考数值a_ref相比较，a_ref是IGBT工 作正常时驱动反馈信号脉冲高电平时间宽度在时钟信号Clkl下所对应计数数值，如果a_ cnt< =a_ref，说明IGBT工作正常，输出变量alarm为高电平；如果a_cnt〉a_ref，说明IGBT 驱动反馈信号脉冲高电平时间宽度过长，IGBT工作异常，输出变量alarm由高电平变为低 电平，无刷直流电机控制系统复杂可编程逻辑处理器CPLD检测到运一变化后，对电机进行 停机处理。 有益效果 本专利技术提出的一种光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置及驱动反馈的处理 方法，将大功率无刷直流电机驱动控制系统DSP和CPLD控制器换相控制输出的六路驱动 信号UP_IN、UN_IN、VP_IN、VN_IN、WP_IN、WN_IN经过光电隔离和放大电路生成六路IGBT驱 动信号UP、UN、VP、VN、WP、WN，运六路驱动信号再经过光纤发送电路，实现IGBT驱动信号由 电信号到光信号的转换；IGBT驱动反馈信号FK_UP_IN、FK_UN_IN、FK_VP_IN、FK_VN_IN、FK_ WP_IN、FK_WN_IN通过光纤接收电路，实现光信号到电信号的转换，再输入到复杂可编程逻 辑器件CPLD中，采用驱动反馈处理方法判断IGBT驱动电路是否工作正常。 本专利技术采用光电隔离式驱动装置和驱动反馈处理方法，实现了大功率无刷直流电 机的驱动控制，包括对IGBT工作状态的实时监测，很大程度上改善了传统无刷直流电机驱 动控制系统的电磁干扰和电磁兼容问题，提高了系统工作的稳定性和效率。【附图说明】 图1 :无刷直流电机控制系统及光电隔离式驱动装置框图 阳0巧图2 :驱动信号光电隔离和放大电路原理图 图3 :光纤发送电路原理图 图4 :光纤接收电路原理图 图5 JGBT驱动反馈信号时序逻辑图 图6 JGBT驱动反馈模块原理图 图7 :驱动反馈信号处理程序流程图【具体实施方式】 现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述： 本实施例用于光电隔离式驱动大功率无刷直流电机，该大功率无刷直流电机用作 水下航行器推进执行机构。 参照附图1，从图中可W看出，无刷直流电机控制系统由上位机、通讯电路、 DSP+CPLD控制器、逆变电路、驱动装置、电流检测电路、霍尔位置信号采集电路和电机本体 组成。 驱动装置包括两个驱动信号光电隔离和放大电路、光纤发送电路、光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电隔离式大功率无刷直流电机驱动装置，其特征在于包括两个驱动信号光电隔离和放大电路、光纤发送电路、光纤接收电路和驱动电路；第一驱动信号光电隔离和放大电路的输入端接收无刷直流电机控制系统换相控制DSP输出的6路IGBT驱动信号UP_IN、UN_IN、VP_IN、VN_IN、WP_IN和WN_IN，其输出端通过光纤发送电路连接驱动电路的IGBT驱动电路的输入端，6路IGBT驱动信号通过光纤发送电路将电信号转换为光信号；IGBT驱动电路产生6路驱动反馈信号FK_UP_IN、FK_UN_IN、FK_VP_IN、FK_VN_IN、FK_WP_IN和FK_WN_IN，IGBT驱动电路的输出端通过光纤接收电路连接接收的第二驱动信号光电隔离和放大电路的输入端，其输出端连接无刷直流电机控制系统的复杂可编程逻辑器件CPLD，CPLD输出驱动故障检测信号到DSP中，当驱动故障检测信号为高电平时，驱动电路工作正常，当驱动故障检测信号为高电平时，驱动电路工作异常，无刷直流电机控制系统进行停机处理，实现对IGBT工作状态的实时监测，进而实现大功率无刷直流电机的驱动控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：狄正飞，张克涵，陈冬，季小尹，阎龙斌，胡欲立，宋保维，潘光，严卫生，刘明雍，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61