基于buck变换器的高速无刷直流电机控制器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种电机的控制装置，具体涉及一种基于BUCK变换器的高速无刷直流 电机控制器。
【背景技术】
[0002] 无刷直流电机具有优秀的机械特性、良好的调速转矩、较高的效率等特点，应用范 围十分广泛。目前无刷直流电机大多采用三相逆变桥PWM调制(脉冲宽度调制）的控制方法， 不过该方法应用于高速电机时，由于高速电机电枢电感较小，PWM调制产生的高频方波电 压，在转子中引起附加铁耗，导致电机升周过程中发热量过大，温度上升过快。
【发明内容】
[0003] 本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种基于BUCK变换器的 高速无刷直流电机控制器。
[0004] 本发明的技术方案是：一种基于BUCK变换器的高速无刷直流电机控制器，包括直 流电源，直流电源的正端与Buck变换器的1脚连接，负端与Buck变换器的2脚连接，Buck变 换器的3脚与三相逆变桥的1脚连接，Buck变换器的4脚通过电流检测电阻与三相逆变桥的2 脚连接，三相逆变桥的4脚、5脚、6脚按顺序与无刷直流电机的A、B、C三相绕组对应连接，电 流检测电阻与电压电流检测电路相连，三相逆变桥、无刷直流电机均与硬件换相电路相连， Buck变换器与PWM驱动模块相连，所述的电压电流检测电路、PWM驱动模块均与DSP控制板相 连，所述的DSP控制板还与保护电路、触摸屏相连。
[0005] 所述的Buck变换器由+50V直流电源、可控硅T1、二极管D1、二极管D2、滤波电感组 以及滤波电容组组成，可控硅T1的PWM驱动信号由外部输入，电阻R1、电容C1、二极管D1组成 RCD吸收电路，用于吸收可控硅Ql 1两端的高频信号，以降低可控硅T1的开关损耗。
[0006] 所述的P丽驱动模块中包括P丽信号驱动芯片、光耦，P丽信号驱动芯片的2脚通过 并联的电阻R2、电容02与?丽信号端口连接，P丽信号驱动芯片的3脚、5脚与GND连接，P丽信 号驱动芯片的4脚与+15V连接，PWM信号驱动芯片的4脚、5脚间还连接有电容C3，PWM信号驱 动芯片的12脚依次与稳压二极管D3、二极管D4、二极管D5、+50V连接，PWM信号驱动芯片的15 脚依次与电阻R3、GPmi端口连接，信号驱动芯片的16脚依次与电阻R4、GPmi端口连接， PWM信号驱动芯片的17脚与EPWM端口连接，PWM信号驱动芯片的13脚与光耦的2脚连接，PWM 信号驱动芯片的18脚通过电阻R7与光耦的1脚连接，光耦的1脚、2脚之间还连接有电阻R8。 [0007 ]所述的电压电流检测电路包括电流检测电路和电压检测电路。
[0008]所述的电流检测电路中包括I号运算放大器，电阻R20连接反馈电流FKDL端口，另 一端与电阻R23、电容C15以及运算放大器24的2脚相接，电阻R23、电容C15的另一端则与I号 运算放大器的1脚连接，电阻R21连接GND端口，另一端与电阻R22、电容C14以及I号运算放大 器的3脚相接，电阻R22、电容C14的另一端与AGND连接，I号运算放大器的4脚、11脚分别与+ 15VA、-15VA连接，电阻R24与I号运算放大器1脚连接，电阻R24的另一端与电容C16、电容 C17、二极管D13的阴极、二极管D14的阳极连接，电容C16、电容C17的另一端以及二极管D13 的阳极与AGND连接，二极管D14的阴极则与3.3VA连接。
[0009] 所述的电压检测电路中包括Π 号运算放大器，电阻R26连接反馈电压FKDY端口，另 一端与电阻R28以及Π 号运算放大器的3脚相接，电阻R28的另一端与AGND连接，电阻R25连 接GND端口，另一端与电阻R27以及Π 号运算放大器的2脚相接，电阻R27的另一端与电阻R29 以及Π 号运算放大器的1脚连接，电阻R29另一端与电阻R32以及Π 号运算放大器的5脚连 接，电阻R32另一端与AGND连接，Π 号运算放大器的4脚、11脚分别与+15VA、-15VA连接，Π 号 运算放大器的6脚与电阻R30、电阻R31连接，电阻R30的另一端与AGND连接，电阻R31的另一 端则与Π 号运算放大器的7脚、电容C18、电容C19、二极管D15的阴极、二极管D16的阳极连 接，电容C18、电容C19的另一端以及二极管D15的阳极与AGND连接，二极管D16的阴极与 3.3VA连接。
[0010] 所述的保护电路包括比较器、V号与门、m号反相器，反馈电压FKDY端口与比较器 的6脚连接，反馈电流FKDL端口与比较器的2脚连接，+3.3VA与比较器的5脚、3脚连接，电阻 R33与比较器的7脚、V号与门的4脚连接，电阻R34与比较器的1脚、V号与门的5脚连接，电 阻R33、电阻R34的另一端与VCC连接，二极管D18的阴极和ΙΠ 号反相器的1脚、V号与门的6脚 连接，二极管D18的阳极与VCC连接，ΙΠ 号反相器的2脚与电阻R35连接，电阻R35的另一端与+ 3.3V连接。
[0011]本发明采用三相逆变桥前加 Buck变换器的控制方式，将直流电机的换相与调速功 能分开，并通过触摸屏显示、调节电机参数，实现了对电机实时控制;通过Buck变换器调节， 用平稳的直流电压代替原有的PWM脉冲电压，有效消除了定子电流的非连续跳变，降低电机 铁耗;采用硬件逻辑换相电路代替软件换相程序，减少了 DSP程序的复杂性，使DSP专注于电 机的控制算法，从而提高了控制效率。
【附图说明】
[0012]图1是本发明无刷直流电机控制系统结构框图； 图2是本发明中Buck变换器电路图； 图3是本发明中PWM信号驱动模块电路图； 图4是本发明中三相逆变桥内部结构图； 图5是本发明中三相逆变桥IPM模块的电路图； 图6是本发明中霍尔信号值与三相逆变桥开关管导通对应图； 图7是本发明中硬件换相的电路图； 图8是本发明中电流检测电路的电路图； 图9是本发明中电压检测电路的电路图； 图10是本发明中控制器保护电路的电路图； 其中： 1 直流电源 2 Buck变换器 3 三相逆变桥 4 无刷直流电机 5 电压电流检测电路 6 DSP控制板 7 硬件换相电路 8 保护电路 9 触摸屏 10 PWM驱动模块 11电流检测电阻 12滤波电感组 13滤波电容组 14 PWM信号驱动芯片 15光耦 16三相逆变桥IPM模块 17输出电压端子 18 I号反相器 19 I号与门 20 Π 号反相器 21 Π 号与门 22 m号与门 23 IV号与门 24 I号运算放大器 25 Π 号运算放大器 26比较器 27 V号与门 28 ΙΠ 号反相器。
【具体实施方式】
[0013]以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明： 如图1所示，一种基于BUCK变换器的高速无刷直流电机控制器，包括直流电源1，直流电 源1的正端与Buck变换器2的1脚连接，负端与Buck变换器2的2脚连接，Buck变换器2的3脚 与三相逆变桥3的1脚连接，Buck变换器2的4脚通过电流检测电阻11与三相逆变桥3的2脚连 接，三相逆变桥3的4脚、5脚、6脚按顺序与无刷直流电机4的A、B、C三相绕组对应连接，即三 相逆变桥3的4脚与无刷直流电机4的A相绕组连接，三相逆变桥3的5脚与无刷直流电机4的B 相绕组连接，三相逆变桥3的6脚与无刷直流电机4的C相绕组连接，电流检测电阻11与电压 电流检测电路5相连，三相逆变桥3、无刷直流电机4均与硬件换相电路7相连，Buck变换器2 与PWM驱动模块10相连，所述的电压电流检测电路5、PWM驱动模块10均与DSP控制板6相连， 所述的DSP控