【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制领域，尤其涉及一种用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统。
技术介绍
1、电机作为动力系统的执行器，常见于机器人、电动车、自动化设备和无人机产品中。传统直流电机控制方式通常是开环控制，直接调节电压或电流来控制电机的转速，这种方式无法实现对电机转速的精确控制，相比之下磁场定向控制(field-oriented control，foc)是一种先进的电机控制技术，可适用于永磁同步电机、感应电机、直流无刷电机等多种不同类电机型，foc采用了先进的闭环控制系统，可以实现对电机转速的精确控制，它通过内置的编码器或通过反电动势/磁通观测器来检测电机的实际转速，并将实际转速与目标转速进行比较，通过调节电流或电压来控制电机的转速，从而实现精确的转速控制。此外，foc还可以实现多种控制模式，例如速度控制、位置控制、力矩控制等，可以大幅度提高电机运行的效率减少能源消耗，使电机运行更加平稳，减少振动和噪音，提高电机的可靠性和寿命，能够满足不同应用场景的需求。在无感foc中是通过反电动势解析出转子的角度和速度或通过相电流检测后来估算转子位置，控制难度较大。为此，亟需一种有感磁场定向控制的控制系统。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，以解决
技术介绍
中提及的技术问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，包括：主控模块、相电流采集模块、磁编码器采集模块和驱动模块，所述相电流采集模块
3、所述磁编码器采集模块用于采集电磁编码器的电磁编码信号，所述主控模块能够根据所述电磁编码信号，通过pll锁相环获取转子机械角度和转子转速，所述主控模块能够根据所述转子机械角度和转子转速以及foc控制算法，生成pwm驱动信号；
4、所述驱动模块用于根据所述主控模块发出的pwm驱动信号，生成三相驱动电流，所述相电流采集模块用于采集所述三相驱动电流，生成采样电流，所述主控模块能够根据所述采样电流与预设值，通过pid控制算法对pwm驱动信号进行修正。
5、进一步地，所述驱动模块包括：驱动芯片与逆变电路，所述驱动芯片的输入端与所述主控模块的输出端连接，所述逆变电路与所述驱动芯片的输出端连接，所述驱动芯片能够提升所述pwm驱动信号的电压，所述逆变电路用于将pwm驱动信号转换为三相驱动电流。
6、进一步地，所述驱动芯片采用fd6288芯片。
7、进一步地，所述相电流采集模块包括相电流采样电路和运放电路，所述运放电路的输入端与所述相电流采样电路连接，所述相电流采样电路用于对三相驱动电流进行采样及滤波，生成采样电流，所述运放电路用于对所述采样电流进行放大和滤波。
8、进一步地，所述相电流采样电路包括：采集电阻r25、第一电阻r27、第二电阻r28、第三电阻r30和第四电阻r24，所述采集电阻r25的一端连接三相驱动电流，所述采集电阻r25的另一端连接运放电路的负向输入端，所述第一电阻r27的一端连接信号地，所述第一电阻r27的另一端连接第二电阻r28、第三电阻r30和运放电路的正向输入端，所述第二电阻r28的另一端连接工作电压，所述第三电阻r30的另一端连接信号地，所述第四电阻的r24的一端连接运放电路的负向输入端，所述第四电阻的r24的另一端连接运放电路的输出端。
9、进一步地，所述磁编码器采集模块包括：滤波电路和抑制电路，所述滤波电路与所述直流无刷电机的电磁编码器进行连接，所述抑制电路与所述滤波电路连接，所述滤波电路用于对电磁编码信号进行滤波，所述抑制电路用于抑制高压尖峰。
10、进一步地，所述滤波电路包括：第五电阻r71、第六电阻r72、第一滤波电容c37和第二滤波电容c38，所述第五电阻r71和第六电阻r72的一端均连接电磁编码器，所述第五电阻r71的另一端第一滤波电容c37的一端以及抑制电路，所述第一滤波电容c37的另一端连接信号地，所述第六电阻r72的另一端第二滤波电容c38的一端以及抑制电路，所述第二滤波电容c38的另一端连接信号地。
11、进一步地，还包括供电电池、降压稳压模块和充放电管理模块，所述供电电池的输出端与所述充放电管理模块连接，所述的充放电管理模块的输出端与所述降压稳压模块连接，所述充放电管理模块用于对所述供电电池的充放电进行控制，所述降压稳压模块用于将所述供电电池的输出电压转换为工作电压。
12、进一步地，所述充放电管理模块的输出端连接有电压采集电路和软关断电路，所述电压采集电路和软关断电路均与所述主控模块连接，所述电压采集电路用于采集所述供电电池的输出电压，当所述输出电压高于第一预设值时，所述主控模块关断所述驱动模块，当所述输出电压低于第二预设值时，所述主控模块通过软关断电路关断电源。
13、进一步地，还包括通信电路，所述通信电路与所述主控模块连接，用于提供所述主控模块的通信接口。
14、本专利技术的有益效果：本专利技术通过电磁编码采集模块采集电磁编码器信号，经过pll锁相环方法得到电机转子的位置和速度信息，主控模块根据电机转子的位置和速度信息通过foc算法对电机进行控制。foc算法支持转矩电流、速度、位置三种控制模式，控制相对简单，在控制效果方面具有更高的精度和稳定性。本专利技术通过相电流采样电路，经过高精度电阻和运放电路后输入到主控模块，在foc控制运行中能够较好的满足精度、采样频率、实时性的要求。
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1.一种用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，包括：主控模块（1）、相电流采集模块（2）、磁编码器采集模块（3）和驱动模块（4），所述相电流采集模块（2）、电磁编码器模块和驱动模块（4）均与所述主控模块（1）连接，所述驱动模块（4）与直流无刷电机连接，所述相电流采集模块（2）与驱动模块（4）的输出电路连接，所述磁编码器采集模块（3）与所述直流无刷电机的电磁编码器连接；
2.如权利要求1所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述驱动模块（4）包括：驱动芯片（41）与逆变电路（42），所述驱动芯片（41）的输入端与所述主控模块（1）的输出端连接，所述逆变电路（42）与所述驱动芯片（41）的输出端连接，所述驱动芯片（41）能够提升所述PWM驱动信号的电压，所述逆变电路（42）用于将PWM驱动信号转换为三相驱动电流。
3.如权利要求2所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述驱动芯片（41）采用FD6288芯片。
4.如权利要求1所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在
5.如权利要求4所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述相电流采样电路（21）包括：采集电阻R25、第一电阻R27、第二电阻R28、第三电阻R30和第四电阻R24，所述采集电阻R25的一端连接三相驱动电流，所述采集电阻R25的另一端连接运放电路（22）的负向输入端，所述第一电阻R27的一端连接信号地，所述第一电阻R27的另一端连接第二电阻R28、第三电阻R30和运放电路（22）的正向输入端，所述第二电阻R28的另一端连接工作电压，所述第三电阻R30的另一端连接信号地，所述第四电阻的R24的一端连接运放电路（22）的负向输入端，所述第四电阻的R24的另一端连接运放电路（22）的输出端。
6.如权利要求1所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述磁编码器采集模块（3）包括：滤波电路和抑制电路，所述滤波电路与所述直流无刷电机的电磁编码器进行连接，所述抑制电路与所述滤波电路连接，所述滤波电路用于对电磁编码信号进行滤波，所述抑制电路用于抑制高压尖峰。
7.如权利要求6所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述滤波电路包括：第五电阻R71、第六电阻R72、第一滤波电容C37和第二滤波电容C38，所述第五电阻R71和第六电阻R72的一端均连接电磁编码器，所述第五电阻R71的另一端第一滤波电容C37的一端以及抑制电路，所述第一滤波电容C37的另一端连接信号地，所述第六电阻R72的另一端第二滤波电容C38的一端以及抑制电路，所述第二滤波电容C38的另一端连接信号地。
8.如权利要求1所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，还包括供电电池（5）、降压稳压模块（6）和充放电管理模块（7），所述供电电池（5）的输出端与所述充放电管理模块（7）连接，所述的充放电管理模块（7）的输出端与所述降压稳压模块（6）连接，所述充放电管理模块（7）用于对所述供电电池（5）的充放电进行控制，所述降压稳压模块（6）用于将所述供电电池（5）的输出电压转换为工作电压。
9.如权利要求8所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述充放电管理模块（7）的输出端连接有电压采集电路和软关断电路（8），所述电压采集电路和软关断电路（8）均与所述主控模块（1）连接，所述电压采集电路用于采集所述供电电池（5）的输出电压，当所述输出电压高于第一预设值时，所述主控模块（1）关断所述驱动模块（4），当所述输出电压低于第二预设值时，所述主控模块（1）通过软关断电路（8）关断电源。
10.如权利要求1所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，还包括通信电路（10），所述通信电路（10）与所述主控模块（1）连接，用于提供所述主控模块（1）的通信接口。
...【技术特征摘要】
1.一种用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，包括：主控模块（1）、相电流采集模块（2）、磁编码器采集模块（3）和驱动模块（4），所述相电流采集模块（2）、电磁编码器模块和驱动模块（4）均与所述主控模块（1）连接，所述驱动模块（4）与直流无刷电机连接，所述相电流采集模块（2）与驱动模块（4）的输出电路连接，所述磁编码器采集模块（3）与所述直流无刷电机的电磁编码器连接；
2.如权利要求1所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述驱动模块（4）包括：驱动芯片（41）与逆变电路（42），所述驱动芯片（41）的输入端与所述主控模块（1）的输出端连接，所述逆变电路（42）与所述驱动芯片（41）的输出端连接，所述驱动芯片（41）能够提升所述pwm驱动信号的电压，所述逆变电路（42）用于将pwm驱动信号转换为三相驱动电流。
3.如权利要求2所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述驱动芯片（41）采用fd6288芯片。
4.如权利要求1所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述相电流采集模块（2）包括相电流采样电路（21）和运放电路（22），所述运放电路（22）的输入端与所述相电流采样电路（21）连接，所述相电流采样电路（21）用于对三相驱动电流进行采样及滤波，生成采样电流，所述运放电路（22）用于对所述采样电流进行放大和滤波。
5.如权利要求4所述的用于直流无刷电机的有感磁场定向控制控制系统，其特征在于，所述相电流采样电路（21）包括：采集电阻r25、第一电阻r27、第二电阻r28、第三电阻r30和第四电阻r24，所述采集电阻r25的一端连接三相驱动电流，所述采集电阻r25的另一端连接运放电路（22）的负向输入端，所述第一电阻r27的一端连接信号地，所述第一电阻r27的另一端连接第二电阻r28、第三电阻r30和运放电路（22）的正向输入端，所述第二电阻r28的另一端连接工作电压，所述第三电阻r30的另一端连接信号地，所述第四电阻的r24的一端连接运放电路（22）的负向输入端，所述第四电阻的...
【专利技术属性】
技术研发人员：董帅，张玉军，朱跃，周乃义，张贤林，曹权，祝逸浩，
申请(专利权)人：中电海康无锡科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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