一種驅(qū)動雙繞組無刷直流電機的控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子領(lǐng)域，更具體地說，本實用新型涉及應(yīng)用于一種驅(qū)動雙繞組無刷直流電機的控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]無刷直流電機(BLDC，Brushless DC Motor)比傳統(tǒng)帶電刷的直流電機有很多優(yōu)點，所以近些年來應(yīng)用越來越廣泛，但是，對于這種永磁直流電機來說，功率做大非常不容易，一方面是因為電機的原理、結(jié)構(gòu)特性決定，另一方面，功率大對控制器的要求也會提高，尤其是對功率管的電流要求很高。同時，功率變大后，控制器也面臨著發(fā)熱、過載等嚴峻的考驗。
[0003]為了解決上面的問題，一種多繞組電機被設(shè)計出來，可以把整體功率分散到多個繞組上去，降低每個繞組的功率，同時也降低對每個繞組的驅(qū)動電路的功率要求，在不增加單個控制器的功率的情況下，成倍增加電機的驅(qū)動能力。這種新型無刷直流電機有很多優(yōu)點，主要包括:1)負載均衡，降低控制器的設(shè)計難度和生產(chǎn)成本；2)繞組互相備份，提高系統(tǒng)的可靠性，預(yù)防單點故障。
[0004]本實用新型就是針對此類多繞組電機設(shè)計的控制器，具體實現(xiàn)是按照雙繞組進行，但是并不限于雙繞組，可以按照同樣的原理擴展到更多繞組。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的主要目的是實現(xiàn)一種可以驅(qū)動雙繞組的無刷直流電機的控制器，具有兩套驅(qū)動電路，分別驅(qū)動雙繞組電機的兩套線圈，兩套驅(qū)動電路同步驅(qū)動，各負擔一半驅(qū)動功率。任何一套驅(qū)動電路都包括信號生成模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、功率驅(qū)動模塊、電機轉(zhuǎn)子位置檢測電路和限流保護模塊。兩套驅(qū)動電路的驅(qū)動信號都是PWM脈寬調(diào)制信號，并且是同步的，同步的概念為:所有的PWM信號的周期都相同，且PWM的計數(shù)起始時間相同，同時啟動、同時關(guān)閉。驅(qū)動電路的PWM信號都是SPWM，即三相正弦脈寬調(diào)制信號。微處理器可以同時產(chǎn)生2套SPWM信號。電機的轉(zhuǎn)子位置檢測電路，可以通過線性霍爾器件，也可以通過光電編碼器。兩套功率驅(qū)動模塊都具有各自的過流保護電路，當電流超過最大值時，通過硬件強制停止驅(qū)動電路的輸出，達到保護電路和電機的目的。每套功率驅(qū)動模塊都具有一個繼電器，繼電器通電時，電機的驅(qū)動線圈組成星形連接；繼電器斷電時，電機的三相驅(qū)動線圈斷開連接，各自獨立。MCU可以控制輸出信號，來選擇任何一個驅(qū)動電路單獨工作驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，也可以選擇兩套驅(qū)動電路協(xié)同工作驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。
[0006]控制器的兩個通道分別驅(qū)動電機的一套繞組，實現(xiàn)雙繞組同步驅(qū)動，每個控制器各負擔一半功率；同時，兩個通道同時工作，互相備份，如果有其中一個控制器燒毀，另一個控制可以繼續(xù)工作保持電機旋轉(zhuǎn)，防止電機的意外停機，最大可能防止因為電機停轉(zhuǎn)產(chǎn)生的故障。
[0007]為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型提供一種驅(qū)動雙繞組無刷直流電機的控制器，硬件包括接插件，PCB電路板，PWM驅(qū)動模塊，繼電器驅(qū)動模塊，電源模塊，功率場效應(yīng)管，微處理器(MCU)。MCU運行相應(yīng)的控制軟件。
[0008]所述的接插件包括:電源輸入插座、電機霍爾器件插頭(u，v，w，2套)、電機相線插頭(U，V，W，2套)，速度調(diào)節(jié)電位器插座。
[0009]所述的PCB電路板承載了所有的電子器件、接插件和部件。
[0010]所述的PWM驅(qū)動模塊是一種電平轉(zhuǎn)換電路，將MCU輸出的TTL電平PWM信號轉(zhuǎn)換為可以驅(qū)動功率場效應(yīng)管的信號，該電路可以使用分立器件實現(xiàn)，也可以采用專用IC實現(xiàn)。
[0011]所述的繼電器驅(qū)動模塊驅(qū)動兩個繼電器，每個繼電器通電時，相應(yīng)的電機的驅(qū)動線圈組成星形連接；繼電器斷電時，電機的三相驅(qū)動線圈斷開連接，各自獨立，這種設(shè)計可以保證在兩套控制器其中一個出現(xiàn)故障短路時，不會變成負載。
[0012]所述的電源模塊是用來將電池輸入的高電壓轉(zhuǎn)換為低壓直流電，為MCU和其它低壓器件供電，輸入的電壓一般為24V，36V，48V或者72V，輸出電壓一般為3.3V，5V，12V。
[0013]所述的功率場效應(yīng)管一般為N溝道MOSFET。
[0014]所述的微處理器一般為單片機或者ARM等嵌入式處理器，這些處理器一般都擁有專用的PWM生成模塊，或者專用的過流保護硬件。
[0015]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0016]I)兩套驅(qū)動電路，分別驅(qū)動雙繞組電機的兩套線圈，兩套驅(qū)動電路同步驅(qū)動，各負擔一半驅(qū)動功率；
[0017]2)兩套控制器任何一個出故障，都可以靠另一套控制器保持工作，提高整個系統(tǒng)的可靠性；
[0018]3)每套電路都具有一個繼電器，繼電器通電時，電機的驅(qū)動線圈組成星形連接；繼電器斷電時，電機的三相驅(qū)動線圈斷開連接。
【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種簡單設(shè)計。
[0020]圖2是本實用新型的設(shè)計。
[0021]圖3是本實用新型的PWM驅(qū)動模塊的設(shè)計。
[0022]圖4是本實用新型的繼電器驅(qū)動模塊的一種實現(xiàn)。
[0023]圖5是本實用新型的電源模塊的一種實現(xiàn)。
[0024]圖6是本實用新型電流檢測電路的一種實現(xiàn)。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做詳細描述。
[0026]如圖2所示，本實用新型驅(qū)動的電機為雙繞組電機，即在同一個電機的定子鐵芯上同時繞上兩套互相獨立的繞組，即繞組11 (MA)和繞組10(MB)。兩套繞組分別由繼電器JA和繼電器JB導(dǎo)通組成星形連接，繼電器未上電時，MA和MB的三相線圈是斷開的，即沒有組成星形連接；繼電器吸合時，MA和MB分別組成星形連接。
[0027]作為轉(zhuǎn)子位置傳感器的霍爾器件H1-H6輸出相應(yīng)的數(shù)字或者模擬信號，為計算轉(zhuǎn)子位置提供依據(jù)。其中H1-H3為繞組MA提供信號，H4-H6為繞組MB提供信號，保證最大程度的冗余和備份，避免單點故障對整體系統(tǒng)的影響。
[0028]霍爾器件H1-H3輸出的信號分別為:uA，vA，wA，三路信號輸入到霍爾接口 A即模塊1，霍爾器件H4-H6輸出的信號分別為:uB，vB，wB，三路信號輸入到霍爾接口 B即模塊6，I和6對霍爾信號進行修整后輸入微處理器MCU即模塊5進行計算，獲得轉(zhuǎn)子的位置信息。
[0029]繼電器驅(qū)動模塊JA即模塊2和JB即模塊9，為繼電器的線圈提供驅(qū)動電壓和電流，在電機工作時，將11和10組成星形連接，保證電機正常工作。在電路出現(xiàn)異常時，比如功率管燒毀或者電機損毀情況下，繼電器斷開，保證出故障的繞組不會影響整體系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。
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