一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，具體是一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無(wú)刷電機(jī)控制器由電動(dòng)機(jī)主體和控制、驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。一直以來(lái)直流無(wú)刷電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械特性好及調(diào)速特性好等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于汽車、電動(dòng)車、工具、工業(yè)工控、自動(dòng)化以及航空航天等領(lǐng)域。直流無(wú)刷電機(jī)在啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于設(shè)備故障或負(fù)載劇烈的變化，往往出現(xiàn)電機(jī)電流大大超過(guò)額定值，從而導(dǎo)致電機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)模塊或電機(jī)燒毀。
[0003]傳統(tǒng)的直流無(wú)刷電機(jī)控制器通常采用保險(xiǎn)絲或者功率模塊自身的保護(hù)電路以及電流的環(huán)路控制方式。由于保險(xiǎn)絲需要大電流引發(fā)熱熔斷，通常反應(yīng)較慢，所以不能完全起到有效的保護(hù)作用；而且保險(xiǎn)絲一旦燒毀，在故障恢復(fù)后，必須更換保險(xiǎn)絲才能繼續(xù)控制。采用功率模塊自身的保護(hù)電路以及電流的環(huán)路控制則存在速度、電流的閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性比較硬，當(dāng)發(fā)生電機(jī)堵轉(zhuǎn)、過(guò)載或其它特殊情況時(shí)，電機(jī)電流會(huì)在短時(shí)間內(nèi)急速變大，很可能會(huì)燒毀控制器和電機(jī)。而無(wú)刷電機(jī)控制功率模塊過(guò)流輸出端的典型處理電路是接RC阻容元件，當(dāng)內(nèi)部電流檢測(cè)電路檢測(cè)到過(guò)流時(shí)，過(guò)流輸出端輸出低電平，電壓由高電平變?yōu)榈碗娖叫枰粋€(gè)過(guò)渡時(shí)間。這個(gè)過(guò)渡時(shí)間的延時(shí)可能造成功率模塊內(nèi)部絕緣柵雙極晶體管IGBT被擊穿或燒毀，而由于干擾等原因，一旦電流變小，又開(kāi)始啟動(dòng)，將造成頻繁啟動(dòng)。
[0004]所以傳統(tǒng)的方法存在對(duì)過(guò)流故障反應(yīng)慢，功率驅(qū)動(dòng)模塊不能得到有效保護(hù)等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器，通過(guò)軟、硬件兼顧，實(shí)時(shí)與預(yù)測(cè)結(jié)合的方式對(duì)速度、電流的環(huán)路控制，有效保證設(shè)備的安全運(yùn)行。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器，包括微處理器MCU、單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2、功率模塊IPM、電流采樣電阻R0、運(yùn)算放大器IC2A、霍爾傳感器和霍爾信號(hào)處理器IC3;所述電流采集電阻RO分別與功率模塊IPM、運(yùn)算放大器IC2A連接，所述功率模塊IPM通過(guò)單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2與微處理器MCU連接，所述運(yùn)算放大器IC2A與微處理器MCU連接，所述霍爾傳感器通過(guò)霍爾信號(hào)處理器IC3與微處理器MCU連接。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述微處理器MCU為STM8S系列微處理器。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2的型號(hào)為74HC123。
[0009]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述電機(jī)的總電流由電流采集電阻RO采集，所述電流采集電阻RO的輸出端OC通過(guò)電阻R1、電容Cl濾波后與功率模塊IPM的過(guò)流檢測(cè)輸入Cin端連接；所述功率模塊IPM的輸出SD/OD端通過(guò)單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2與微處理器MCU的剎車輸入BKI端連接。
[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述電流采集電阻RO的輸出端OC通過(guò)運(yùn)算放大器IC2A與微處理器MCU的模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
[0011]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述霍爾信號(hào)處理器IC3通過(guò)對(duì)霍爾傳感器采集的霍爾邏輯狀態(tài)進(jìn)行濾波、抗干擾處理后，送到微處理器MCU進(jìn)行數(shù)字采樣濾波，然后讀取狀態(tài)值。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)軟、硬件兼顧，實(shí)時(shí)與預(yù)測(cè)結(jié)合的方式對(duì)速度、電流的環(huán)路控制，有效保證設(shè)備的安全運(yùn)行。本發(fā)明解決了電機(jī)主軸卡死后損壞機(jī)械部件，電機(jī)過(guò)電流燒毀的問(wèn)題；避免了控制器在異常狀況下元器件的損壞，保證了功率模塊安全，確保了電機(jī)的控制精度和穩(wěn)定性，提高了設(shè)備可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2是一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器的功率模塊IPM、電流采樣電阻RO與單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2的電路連接圖。
[0015]圖3是一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器的運(yùn)算放大器IC2A的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖4是一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器的霍爾信號(hào)處理器IC3的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖5是一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器的霍爾狀態(tài)判決流程圖。
[0018]圖6是一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器的電流變化率預(yù)測(cè)控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種高可靠性直流無(wú)刷電機(jī)智能控制器，包括微處理器MCU、單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2、功率模塊IPM、電流采樣電阻RO、運(yùn)算放大器IC2A、霍爾傳感器和霍爾信號(hào)處理器IC3;電流采集電阻RO分別與功率模塊IPM、運(yùn)算放大器IC2A連接，功率模塊IPM通過(guò)單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2與微處理器MCU連接，運(yùn)算放大器IC2A與微處理器MCU連接，霍爾傳感器通過(guò)霍爾信號(hào)處理器IC3與微處理器MCU連接。微處理器MCU為STM8S系列微處理器，單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2的型號(hào)為74HC123。
[0021]請(qǐng)參閱圖2-3，根據(jù)電機(jī)的功率與過(guò)流容限，設(shè)計(jì)好電流采樣電阻RO的值，當(dāng)電機(jī)總電流流過(guò)電流采樣電阻RO后產(chǎn)生電壓降，即電流采集電阻RO對(duì)電機(jī)總電流采樣后，在電流采集電阻RO的輸出端OC分為兩路輸出:
I)電流采集電阻RO的輸出端OC的一路通過(guò)電阻R1、電容Cl組成RC濾波后送到功率模塊IPM的過(guò)流檢測(cè)輸入Cin端，與電流允許值對(duì)應(yīng)的額定電壓比較，當(dāng)發(fā)生過(guò)流時(shí)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行電流控制；同時(shí)將功率模塊IPM的輸出SD/0D端與單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2連接，單穩(wěn)定觸發(fā)器IC2產(chǎn)生加速、展寬后的脈沖輸出，送到微處理器MCU的剎車輸入BKI端，微處理器MCU立即響應(yīng)，關(guān)閉對(duì)功率模塊IPM的控制，并保持在安全狀態(tài)，對(duì)功率模塊IPM和電機(jī)起到保護(hù)作用；
2)電流采集電阻RO的輸出端OC的另一路直接連接到運(yùn)算放大器IC2A進(jìn)行信號(hào)放大、調(diào)節(jié)后，輸出的IAD送到微處理器MCU