一种永磁无刷直流电机调速设备制造技术

本技术提供一种永磁无刷直流电机调速设备，包括：控制器的第一端连接永磁无刷直流电机的控制中心，第二端连接数字隔离器的第一端，第三端连接信号采集模块的第一端；电机驱动器的第一端连接永磁无刷直流电机的电源输入，第二端连接数字隔离器的另一端，第三端连接逆变电路的第一端；逆变电路的第二端连接永磁无刷直流电机；信号采集模块的第二端连接电源输入和逆变电路的第二端；控制器接收控制中心发送的PWM控制信号，对其进行解析，之后将解析后的PWM控制信号通过数字隔离器传输给电机驱动器；电机驱动器结合解析后的PWM控制信号和逆变电路的反馈信号控制逆变电路中开关管的导通与关断，从而驱动永磁无刷直流电机并调控电机的速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电机控制领域，更具体地，涉及一种永磁无刷直流电机调速设备。

技术介绍

1、在无人机飞行控制系统中，永磁无刷直流电机(permanent magnet brushless dcmotor，pmbldc)作为整个系统的动力来源，其简单的构成、高效率、高可靠性、高能量密度、高推力比的作用对控制系统的性能提升尤为重要。凭借着永磁无刷直流电机节能高效的优点，目前已将广泛应用于军事、工业控制和自动化等多个领域。传统的永磁无刷直流电机调速设计多为在电机安装有位置传感器来检测转子位置的独立式设计，而这种独立式的设计不仅电路复杂，驱动效率较低，功耗较大，而且体积较大。因此，高性能、低功耗的电机调速设备就有着非常重要的研究意义。

2、无感永磁无刷直流电机即为不安装位置传感器的永磁无刷直流电机，通过采集定子电压、电流的方式估算转子的相位。目前估算转子相位最常用的方法是反电动势过零点检测法，通过检测电机的反电动势来获取转子的相位信息，而在永磁无刷直流电机转速较低时的反电动势信号会很小，需要高精度信号采集模块进行采集，从而获取换相信息，因此目前无感永磁无刷直流电机在低速运行时极其不稳定，而且带载能力有限。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种永磁无刷直流电机调速设备，旨在解决现有无感永磁无刷直流电机在低速运行时极其不稳定，而且带载能力有限的问题。

2、为实现上述目的，本技术提供了一种永磁无刷直流电机调速设备，包括：控制器、电机驱动器、数字隔离器、信号采集模块及逆变电路；

3、所述控制器的第一端连接永磁无刷直流电机的控制中心，第二端连接数字隔离器的第一端，第三端连接信号采集模块的第一端；

4、所述电机驱动器的第一端连接永磁无刷直流电机的电源输入，第二端连接数字隔离器的另一端，第三端连接逆变电路的第一端；

5、所述逆变电路的第二端连接永磁无刷直流电机；

6、所述信号采集模块的第二端连接所述电源输入和逆变电路的第二端；

7、所述控制器接收控制中心发送的pwm控制信号，对其进行解析，之后将解析后的pwm控制信号通过数字隔离器传输给电机驱动器；所述信号采集模块，用于采集永磁无刷直流电机电源输入端的母线电压、永磁无刷直流电机的相电流、相电压及温度，并将采集的信号反馈给控制器，保证永磁无刷直流电机可靠运行；所述电机驱动器用于结合解析后的pwm控制信号和逆变电路的反馈信号控制逆变电路中开关管的导通与关断，从而驱动永磁无刷直流电机并调控电机的速度。

8、可选地，该设备还包括：按键开关；

9、所述按键开关的第一端连接所述电源输入，第二端分别连接电机驱动器的第一端和逆变电路的第三端；

10、所述按键开关为永磁无刷直流电机调速设备的总电源开关。

11、可选地，所述信号采集模块包括：电压采样电路、电流采样电路和温度采样电路；

12、所述电压采样电路的一端分别连接逆变电路的第二端和所述电源输入，另一端连接控制器的第三端；

13、所述电流采样电路的一端连接逆变电路的第二端，另一端连接控制器的第三端；

14、所述温度采样电路置于永磁无刷直流电机的预设位置，其输出端连接控制器的第三端；

15、所述信号采集模块的第一端包括：电压采样电路的另一端、电流采样电路的另一端及温度采样电路的输出端；

16、所述信号采集模块的第二端包括：电压采样电路的一端和电流采样电路的一端。

17、可选地，所述电压采样电路包括：相电压采样子电路和母线电压采样子电路；

18、所述相电压采样子电路的一端连接逆变电路的第二端，另一端连接控制器的第三端；

19、所述母线电压采样子电路的一端连接按键开关的第三端，另一端连接控制器的第三端。

20、可选地，该设备还包括：隔离电源；

21、所述隔离电源的一端连接电机驱动器的第四端，另一端连接母线电压采样子线路，用于为母线电压采样子线路隔离供电。

22、可选地，该设备还包括：隔离式收发器；

23、所述隔离式收发器的第一端连接控制器，第二端连接控制中心，用于实现永磁无刷直流电机调试设备与控制中心的通讯。

24、可选地，该设备还包括：低压差稳压器电路和线性稳压器电路；

25、所述低压差稳压器电路的一端连接电机驱动器的第五端，另一端分别连接控制器的第四端和隔离式收发器的第三端，用于为控制器和隔离式收发器提供数字电源供电；

26、所述线性稳压器电路的一端连接电机驱动器的第五端，另一端分别连接控制器的第五端和温度采样电路的供电端，用于为控制器和温度采样电路提供模拟电源供电。

27、可选地，所述电机驱动器的第五端分别连接电流采样电路的供电端和相电压采样子电路的供电端，以为电路采样电路和相电压采样子电路供电。

28、可选地，该设备还包括：接口电路；

29、所述接口电路包括：spi接口、pwm接口、adc接口、can接口及swd接口；

30、所述控制器与电机驱动器之间的连接通过spi接口实现；

31、所述数字隔离器与电机驱动器之间的连接通过pwm接口实现；

32、所述控制器与信号采集模块之间的连接通过adc接口实现；

33、所述控制器与隔离式收发器之间的连接通过can接口实现；

34、所述控制器与永磁无刷直流电机调试设备的swd调试口通过swd接口连接。

35、可选地，所述控制器为stm32控制器；

36、所述电机驱动器为drv8301电机驱动器。

37、总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

38、本技术提供一种永磁无刷直流电机调速设备，采用控制器+电机驱动器的架构，通过信号采集模块采集永磁无刷直流电机中转子过零点的相电流、相电压，对无感永磁无刷直流电机进行开环控制，从而实现无感永磁无刷直流电机的调速功能。另外，本技术通过信号采集模块将欠压、过压、过流、过热等故障信号反馈给控制器，保证永磁无刷直流电机可靠运行，不仅架构简单，使得该设备较为轻便，增强了电机调速过程中的抗干扰能力和带载能力。

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【技术保护点】

1.一种永磁无刷直流电机调速设备，其特征在于，包括：控制器、电机驱动器、数字隔离器、信号采集模块及逆变电路；

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：按键开关；

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述信号采集模块包括：电压采样电路、电流采样电路和温度采样电路；

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电压采样电路包括：相电压采样子电路和母线电压采样子电路；

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括：隔离电源；

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，还包括：隔离式收发器；

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，还包括：低压差稳压器电路和线性稳压器电路；

8.根据权利要求1至7任一项所述的设备，其特征在于，所述电机驱动器的第五端分别连接电流采样电路的供电端和相电压采样子电路的供电端，以为电路采样电路和相电压采样子电路供电。

9.根据权利要求1至7任一项所述的设备，其特征在于，还包括：接口电路；

10.根据权利要求1至7任一项所述的设备，其特征在于，所述控制器为STM32控制器；

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【技术特征摘要】

1.一种永磁无刷直流电机调速设备，其特征在于，包括：控制器、电机驱动器、数字隔离器、信号采集模块及逆变电路；

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：按键开关；

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述信号采集模块包括：电压采样电路、电流采样电路和温度采样电路；

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电压采样电路包括：相电压采样子电路和母线电压采样子电路；

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括：隔离电源；

6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐钊，鲜于琳，韦群英，仁钦，张书文，郑广春，
申请(专利权)人：湖北三江航天万峰科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：