一種無(wú)電容直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器，具體說(shuō)是無(wú)電容直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電動(dòng)工具多采用無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，現(xiàn)有的無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路中通常采用多個(gè)大尺寸電解電容器，由于電解電容本身不宜工作在高溫環(huán)境下，高溫使電容器的壽命變短或者失效，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生爆炸等安全隱患。因此不僅驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)對(duì)散熱性能要求高，還直接影響驅(qū)動(dòng)器的整體使用壽命。另一方面，由于大電容體積偏大，將會(huì)給安裝或維護(hù)帶來(lái)困難，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器必須采用獨(dú)立安裝方式，無(wú)法適用于小型電動(dòng)工具或一體化機(jī)電設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種改善驅(qū)動(dòng)器壽命，減少驅(qū)動(dòng)器體積，降低制造成本的無(wú)電容直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)控制器。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種無(wú)電容直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)控制器，包括EMI電路、整流電路、IGBT模塊電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、控制電源、電壓電流采集電路和反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路，所述EMI電路與整流電路連接，整流電路與控制電源連接，電壓電流采集電路、IGBT模塊電路連接、IGBT模塊電路均與IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接，反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路與電機(jī)相連，微處理器分別與控制電源、電壓電流采集電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路連接。
[0005]作為優(yōu)選，所述EMI電路包括電連接的壓敏電阻和安規(guī)電容，輸入的交流電源經(jīng)壓敏電阻和安規(guī)電容處理后輸出至所述整流電路。
[0006]作為優(yōu)選，所述整流電路包括電連接的四個(gè)二極管形成的整流橋和一個(gè)電容，進(jìn)入該整流電路的交流電經(jīng)整流橋和電容整流后輸送至所述電壓電流采集電路。
[0007]作為優(yōu)選，所述電壓電流采集電路包括電連接的三個(gè)電阻及一個(gè)運(yùn)算放大器組成，采集的電壓電流信號(hào)由運(yùn)算放大器處理后反饋給微處理器進(jìn)行處理。
[0008]作為優(yōu)選，從微處理器發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)電路整形后提供給IGBT模塊電路。
[0009]作為優(yōu)選，IGBT模塊電路包括電連接的五個(gè)三極管集成化功率模塊，其輸出三相電給電機(jī)設(shè)備。
[0010]作為優(yōu)選，反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路包括另一運(yùn)算放大器，從IGBT模塊電路輸出的三相反饋信號(hào)經(jīng)放大處理后由微處理器進(jìn)行處理。
[0011]作為優(yōu)選，所述控制電源為所述微處理器、IGBT模塊電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路提供電源。
[0012]作為優(yōu)選，所述控制器為全密封灌膠一體式結(jié)構(gòu)，其PCB板先噴涂絕緣三防漆，再采用灌封膠加固在一體化電動(dòng)工具上。
[0013]作為優(yōu)選，所述控制器的保護(hù)電路采用直流母線電流、直流母線電壓和散熱器溫度的三重保護(hù)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比:從體積上而言，無(wú)電容比有電容控制減少將近30%;從重量上而言，無(wú)電容比有電容控制減少約25%;因此以上兩點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部節(jié)省了大量空間，為制造小型電動(dòng)工具或一體化機(jī)電設(shè)備提供了可能。從壽命上而言，根據(jù)電解電容在高溫下使用壽命公式推算，在75攝氏度溫度下，電容器使用壽命僅僅只有6000h，約為250天。因此無(wú)電容方式將大大延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)器的使用壽命。從成本上而言，高耐壓，高容值的電解電容市場(chǎng)價(jià)格偏貴，一般占驅(qū)動(dòng)器總成本的10%。無(wú)電容方式毫無(wú)疑問(wèn)將降低產(chǎn)品成本，降低生產(chǎn)和維護(hù)難度。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的PCB板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合圖1、圖2、圖3詳細(xì)介紹本發(fā)明的無(wú)電容直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)控制器，其包括EMI電路1、整流電路2、IGBT模塊電路3、IGBT驅(qū)動(dòng)電路4、控制電源5、電壓電流采集電路6和反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路7，所述EMI電路與整流電路連接，整流電路與控制電源連接，電壓電流采集電路、IGBT模塊電路連接、IGBT模塊電路均與IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接，反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路與電機(jī)8相連，微處理器9分別與控制電源、電壓電流采集電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路連接。
[0019]在本發(fā)明中，EMI電路由圖2中ZNR壓敏電阻和Cl安規(guī)電容組成，用以吸收浪涌電壓和抑制傳導(dǎo)干擾;整流電路由圖2中Dl和C2組成，使交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓，C2非大電解電容，僅使用耐高溫的聚丙烯電容去除電網(wǎng)雜波;控制電源由精密開關(guān)電源控制芯片Ul組成，為微處理器，IGBT模塊電路，IGBT驅(qū)動(dòng)電路等提供電源；電壓電流采集電路由Rl，R2，R3及U2運(yùn)算放大器組成，電壓電流信號(hào)由運(yùn)算放大器處理后反饋給微處理器進(jìn)行處理；IGBT驅(qū)動(dòng)電路由U3組成，從微處理器發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路整形后提供給IGBT模塊電路；IGBT模塊電路由Ql，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6集成化功率模塊組成，輸出三相U，V，W輸出給電機(jī)設(shè)備;反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路由U4運(yùn)算放大器組成，從U，V，W三相反饋的信號(hào)經(jīng)放大處理后給微處理器進(jìn)行處理。
[0020]本發(fā)明的控制器軟件不采用一般通用無(wú)刷驅(qū)動(dòng)控制方式，而采用微處理器進(jìn)行高精度控制，作動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，電壓低則脈寬加大，電壓高則脈寬減小。控制芯片采用電機(jī)專用32位微處理器。系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)入系統(tǒng)和各項(xiàng)參數(shù)的初始化，等待上電穩(wěn)定，然后電機(jī)依據(jù)設(shè)定參數(shù)啟動(dòng)，程序此時(shí)進(jìn)入主循環(huán)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)速設(shè)定，轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)完成速度輸出。其中主程序中斷為PWM周期中斷，一方面讀取母線電壓瞬時(shí)值進(jìn)行數(shù)字化處理，獲取脈沖電壓的2個(gè)過(guò)零點(diǎn)和波頂點(diǎn)，然后通過(guò)電流采樣讀取，速度換輸入，電壓補(bǔ)償，PI電流環(huán)補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)更新PWM輸出。另一方面，程序分三段式啟動(dòng)電機(jī)，啟動(dòng)超時(shí)則增加啟動(dòng)電壓，不超時(shí)則進(jìn)入反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)換相中斷，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)速估算，反電動(dòng)勢(shì)補(bǔ)償角度計(jì)算等，進(jìn)入換相定時(shí)器中斷換相操作，再返回主程序。
[0021]在實(shí)施過(guò)程中，控制器控制方式采用無(wú)霍爾模式，無(wú)刷電機(jī)控制器與外部接線只有電源線和直流無(wú)刷電機(jī)線;保護(hù)電路采用直流母線電流、直流母線電壓和散熱器溫度的三重保護(hù)。控制器為全密封灌膠一體式結(jié)構(gòu)，無(wú)刷驅(qū)動(dòng)PCB板10先噴涂絕緣三防漆，再采用導(dǎo)熱性能好的灌封膠加固在一體化電動(dòng)工具上。因此具有良好的絕緣性能和導(dǎo)熱性能，另外抗震性能也有極大提升。控制器PCB板為較小尺寸，為配合電動(dòng)工具電機(jī)后蓋特定形狀而制定。
[0022]本發(fā)明控制器摒棄傳統(tǒng)的交流電整流后再經(jīng)過(guò)大電容濾波穩(wěn)壓方式，而使用單個(gè)小容量高耐壓CBB薄膜電容替代，即交流電整流后的直流電直接供給三相全橋IGBT驅(qū)動(dòng)電路，其能量的供給和貯存依靠特殊高精度控制方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)彌補(bǔ)，由微處理器在電機(jī)運(yùn)行控制上作動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，電壓低則脈寬加大，電壓高則脈寬減小，采用此種控制方式后，可以替換傳統(tǒng)的大電解電容平滑濾波后在處理的方式，因此避免了因高溫下電容器壽命短，損耗或爆炸等不穩(wěn)定性因素。本驅(qū)動(dòng)器相比較有電容控制方式，無(wú)電容將大大提高輸入功率因素，減少了無(wú)功功率，改善電能質(zhì)量，降低電能損耗，還能提高供電設(shè)備利用率。
[0023]上述實(shí)施方式僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而并非是對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)電容直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)控制器，包括EMI電路、整流電路、IGBT模塊電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、控制電源、電壓電流采集電路和反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路，所述EMI電路與整流電路連接，整流電路與控制電源連接，電壓電流采集電路、IGBT模塊電路連接、IGBT模塊電路均與IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接，反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路與電機(jī)相連，微處理器分別與控制電源、電壓電流采集電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于:所述EMI電路包括電連接的壓敏電阻和安規(guī)電容，輸入的交流電源經(jīng)壓敏電阻和安規(guī)電容處理后輸出至所述整流電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于:所述整流電路包括電連接的四個(gè)二極管形成的整流橋和一個(gè)電容，進(jìn)入該整流電路的交流電經(jīng)整流橋和電容整流后輸送至所述電壓電流采集電路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其特征在于:所述電壓電流采集電路包括電連接的三個(gè)電阻及一個(gè)運(yùn)算放大器組成，采集的電壓電流信號(hào)由運(yùn)算放大器處理后反饋給微處理器進(jìn)行處理。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器，其特征在于:從微處理器發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)電路整形后提供給IGBT模塊電路。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制器，其特征在于:IGBT模塊電路包括電連接的六個(gè)三極管集成化功率模塊，其輸出三相電給電機(jī)設(shè)備。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器，其特征在于:反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路包括另一運(yùn)算放大器，從IGBT模塊電路輸出的三相反饋信號(hào)經(jīng)放大處理后由微處理器進(jìn)行處理。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于:所述控制電源為所述微處理器、IGBT模塊電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路提供電源。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于:所述控制器為全密封灌膠一體式結(jié)構(gòu)，其PCB板先噴涂絕緣三防漆，再采用灌封膠加固在一體化電動(dòng)工具上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于:所述控制器的保護(hù)電路采用直流母線電流、直流母線電壓和散熱器溫度的三重保護(hù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)器，具體說(shuō)是一種無(wú)電容直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)控制器，其包括EMI電路、整流電路、IGBT模塊電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、控制電源、電壓電流采集電路和反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路，所述EMI電路與整流電路連接，整流電路與控制電源連接，電壓電流采集電路、IGBT模塊電路連接、IGBT模塊電路均與IGBT驅(qū)動(dòng)電路連接，反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路與電機(jī)相連，微處理器分別與控制電源、電壓電流采集電路、IGBT驅(qū)動(dòng)電路、反電動(dòng)勢(shì)偵測(cè)電路連接。從體積上而言，無(wú)電容比有電容控制減少將近30%；從重量上而言，無(wú)電容比有電容控制減少約25%；因此以上兩點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部節(jié)省了大量空間，為制造小型電動(dòng)工具或一體化機(jī)電設(shè)備提供了可能。
【IPC分類】H02P6/182, H02P6/08
【公開號(hào)】CN105553343
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510064103
【發(fā)明人】綦鋒, 陳春躍, 朱凡江, 劉亮, 廖鋒維
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙啟科電子有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日