基于mcs-51的無刷直流力矩電機控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機控制設(shè)備，特別涉及一種采用MCS-51的無刷直流力矩電機控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無刷電動機是近年來隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型直流電動機。它是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和軍事裝備中的重要的機電元件之一。無刷直流電動機是在有刷電動機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1813年法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，奠定了現(xiàn)代電機的基本理論。十九世紀四十年代研制成功了第一臺直流電動機。經(jīng)過七十多年的發(fā)展，直流電動機才趨于成熟階段。
[0003]由于直流無刷電動機是利用電子換相技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流時機的電刷換向的一種新型直流電動機，所以無刷直流電動機的最大特點就是沒有換向器和電刷組成的機械接觸結(jié)構(gòu)。加之，客觀存在通常采用永磁體為轉(zhuǎn)子，沒有勵磁損耗；發(fā)熱的電樞繞組通常裝在外面的定子上，這樣熱阻較小，散熱容易。因此，無刷電動機沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修方便。此外，它還具備直流電動機的運行效率高、調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點，隨著高性能的電力電子器件和高性能磁性材料的問世，大大提高了直流無刷時機的性能，故直流無刷時機在當今國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，如醫(yī)療器械、儀器儀表、化工、輕紡以及家用電器等方面的應(yīng)用日益普及。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修方便的基于MCS-51的無刷直流力矩電機控制器。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
基于MCS-51的無刷直流力矩電機控制器，其特征是:驅(qū)動器和直流無刷電機相連；直流無刷電機的反饋信號端與信號變換電路相連；信號變換電路與單片機相連；單片機與驅(qū)動器相連；開關(guān)主回路電路和單片機以及信號變換電路相連。
[0006]電機驅(qū)動電路采用三相Y聯(lián)結(jié)全控電路，采用三三通電方式，每隔60°換相一次，每個功率管通電180° ;它們的導(dǎo)通次序依次是VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3。
[0007]本發(fā)明的工作原理是當直流無刷電動機轉(zhuǎn)動時讀入到單片機內(nèi)部的霍爾信號狀態(tài)輸出相應(yīng)控制字，來控制電子開關(guān)主回路的電流換相以驅(qū)動直流無刷電動機運行。控制電路主要有三大部分組成:直流無刷電動機的開關(guān)主回路，主要是根據(jù)電動機的參數(shù)，選擇能滿足一定功率要求的功率管，使其能根據(jù)控制電路的輸出信號正確地導(dǎo)通、斷開。該部分已有現(xiàn)成電路；信號變換電路主要包括將從電動機出來的六路霍爾傳感器的信號變換成與單片機兼容的三路位置信號和將從單片機出來的六路開關(guān)控制信號變換成與并關(guān)電路匹配的信號；控制器的軟件使電路按照給定的邏輯工作。
[0008]電機驅(qū)動電路采用三相Y聯(lián)結(jié)全控電路，在該電路中，的三相繞組為Y聯(lián)結(jié)。VF1、VF2、…、VF6為六只M0SFET功率管，起繞組的開關(guān)作用。VF1、VF3和YF5為P溝道M0SFET，其柵極為低電平時導(dǎo)通，VF2、VF4和VF6為N溝道M0SFET其柵極為高電平時導(dǎo)通。
[0009]采用三三通電方式，每隔60°換相一次，每個功率管通電180° ;它們的導(dǎo)通次序依次是 VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3。當VF6VF1VF2導(dǎo)通時，電流從VF1管流入A相繞組，經(jīng)B相和C相繞組(這時B、C兩相繞組為并聯(lián))分別從VF6和VF2流出。這時流過B相和C相繞組的電流分別為流過A相繞組的一半，方向同A相，而大小為1.5Ta。經(jīng)過60°電角度后，換相到VF1VF2VF3，即先關(guān)斷VF6而后導(dǎo)通VF3 (注意，一定要先關(guān)VF6而后通VF3，否則就會出現(xiàn)VF5和VF3同時通電，則電源被VF5VF3短路，這是絕對不允許的)。這時電流分別從VF1和VF3流入，經(jīng)A相和B相繞組(相當產(chǎn)A相和B相并聯(lián))再流入C相繞組，經(jīng)VF2流出。其方向與一 C相向，轉(zhuǎn)過了60°，大小仍然是1.5Ta。再經(jīng)過60°電角度后，換相到VF1VF2VF3通電，而后依次類推。
[0010]程序執(zhí)行的時候，按照以下步驟進行，首先初始化程序，然后進行延時0.1ms，以電動機的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分來計，轉(zhuǎn)動一周要30ms，每60°需換向一次，每次換向時間間隔為0.5ms左右，而程序循環(huán)一周也只是0.05ms左右，由于單片機采用6MHZ的晶振，每個機器周期為2 μ s，50個機器周期就是0.1ms，所以可用采用延時的辦法得到0.1ms的延時。之后進行正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測，如果檢測到電機正反轉(zhuǎn)狀態(tài)位一旦發(fā)生變化，那么就應(yīng)使電機從正轉(zhuǎn)變至反轉(zhuǎn)或從反轉(zhuǎn)變至正轉(zhuǎn)，但如果僅根據(jù)這個狀態(tài)就換向會使電機繞組瞬間通過很大的電流，有可能過熱燒壞電機，所以設(shè)計了這一個子程序，進行緩沖實現(xiàn)電機平穩(wěn)地切換轉(zhuǎn)向。最后輸出控制字。
[0011]有益效果:本發(fā)明是基于MCS-51的基礎(chǔ)上，構(gòu)架呈成的一種無刷直流力矩電機控制器，具有沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修方便的效果。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的控制電路原理圖。
[0013]圖2為Y聯(lián)結(jié)繞組三相全控橋式電路圖。
[0014]圖3為系統(tǒng)程序流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖進行說明。
[0016]實施例1
結(jié)合圖1，圖1為本發(fā)明的控制電路原理圖；本發(fā)明的工作原理是當直流無刷電動機轉(zhuǎn)動時讀入到單片機內(nèi)部的霍爾信號狀態(tài)輸出相應(yīng)控制字，來控制電子開關(guān)主回路的電流換相以驅(qū)動直流無刷電動機運行?？刂齐娐分饕腥蟛糠纸M成:直流無刷電動機的開關(guān)主回路，主要是根據(jù)電動機的參數(shù)，選擇能滿足一定功率要求的功率管，使其能根據(jù)控制電路的輸出信號正確地導(dǎo)通、斷開。該部分已有現(xiàn)成電路；信號變換電路主要包括將從電動機出來的六路霍爾傳感器的信號變換成與單片機兼容的三路位置信號和將從單片機出來的六路開關(guān)控制信號變換成與并關(guān)電路匹配的信號；控制器的軟件使電路按照給定的邏輯工作。
[0017]實施例2
結(jié)合圖2，圖2為Y聯(lián)結(jié)繞組三相全控橋式電路圖。電機驅(qū)動電路采用三相Y聯(lián)結(jié)全控電路，在該電路中，的三相繞組為Y聯(lián)結(jié)。VF1、VF2、…、VF6為六只M0SFET功率管，起繞組的開關(guān)作用。VF1、VF3和YF5為P溝道M0SFET，其柵極為低電平時導(dǎo)通，VF2、VF4和VF6為N溝道M0SFET其柵極為高電平時導(dǎo)通。
[0018]采用三三通電方式，每隔60°換相一次，每個功率管通電180°。它們的導(dǎo)通次序依次是 VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3。當VF6VF1VF2導(dǎo)通時，電流從VF1管流入A相繞組，經(jīng)B相和C相繞組(這時B、C兩相繞組為并聯(lián))分別從VF6和VF2流出。這時流過B相和C相繞組的電流分別為流過A相繞組的一半，方向同A相，而大小為1.5Ta。經(jīng)過60°電角度后，換相到VF1VF2VF3，即先關(guān)斷VF6而后導(dǎo)通VF3 (注意，一定要先關(guān)VF6而后通VF3，否則就會出現(xiàn)VF5和VF3同時通電，則電源被VF5VF3短路，這是絕對不允許的)。這時電流分別從VF1和VF3流入，經(jīng)A相和B相繞組(相當產(chǎn)A相和B相并聯(lián))再流入C相繞組，經(jīng)VF2流出。其方向與一 C相向，轉(zhuǎn)過了60°，大小仍然是1.5Ta。再經(jīng)過60°電角度后，換相到VF1VF2VF3通電，而后依次類推。
[0019]實施例3
結(jié)合圖3，圖3為系統(tǒng)程序流程圖。
[0020]程序執(zhí)行的時候，按照以下步驟進行，首先初始化程序，然后進行延時0.1ms，以電動機的轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分來計，轉(zhuǎn)動一周要30ms，每60°需換向一次，每次換向時間間隔為0.5ms左右，而程序循環(huán)一周也只是0.05ms左右，由于單片機采用6MHZ的晶振，每個機器周期為2 μ s，50個機器周期就是0.1ms，所以可用采用延時的辦法得到0.1ms的延時。之后進行正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測，如果檢測到電機正反轉(zhuǎn)狀態(tài)位一旦發(fā)生變化，那么就應(yīng)使電機從正轉(zhuǎn)變至反轉(zhuǎn)或從反轉(zhuǎn)變至正轉(zhuǎn)，但如果僅根據(jù)這個狀態(tài)就換向會使電機繞組瞬間通過很大的電流，有可能過熱燒壞電機，所以設(shè)計了這一個子程序，進行緩沖實現(xiàn)電機平穩(wěn)地切換轉(zhuǎn)向，最后輸出控制字。
【主權(quán)項】
1.基于MCS-51的無刷直流力矩電機控制器，其特征是:驅(qū)動器和直流無刷電機相連；直流無刷電機的反饋信號端與信號變換電路相連；信號變換電路與單片機相連；單片機與驅(qū)動器相連；開關(guān)主回路電路和單片機以及信號變換電路相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MCS-51的無刷直流力矩電機控制器，其特征是:電機驅(qū)動電路采用三相Y聯(lián)結(jié)全控電路，采用三三通電方式，每隔60°換相一次，每個功率管通電180。；它們的導(dǎo)通次序依次是 VF1VF2VF3、VF2VF3VF4、VF3VF4VF5、VF4VF5VF6、VF5VF6VF1、VF6VF1VF2、VF1VF2VF3。
【專利摘要】<b>本發(fā)明提供一種基于</b><b>MCS-51</b><b>的無刷直流力矩電機控制器，驅(qū)動器和直流無刷電機相連；直流無刷電機的反饋信號端與信號變換電路相連；信號變換電路與單片機相連；單片機與驅(qū)動器相連；開關(guān)主回路電路和單片機以及信號變換電路相連。當直流無刷電動機轉(zhuǎn)動時讀入到單片機內(nèi)部的霍爾信號狀態(tài)輸出相應(yīng)控制字，來控制電子開關(guān)主回路的電流換相以驅(qū)動直流無刷電動機運行?？刂齐娐分饕腥蟛糠纸M成：直流無刷電動機的開關(guān)主回路，信號變換電路</b><b>,</b><b>控制器電路組成。</b>
【IPC分類】H02P6/30, H02P6/15
【公開號】CN105391355
【申請?zhí)枴緾N201510987049
【發(fā)明人】黃東梅
【申請人】哈爾濱米米米業(yè)科技有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月27日