CN103187908B - 一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器，包括无刷电机专用控制芯片、IGBT逆变单元、转子位置检测电路、过流检测电路和电源，过流检测电路检测母线电流信号并转换成电压信号(Uf)送到无刷电机专用控制芯片处理的过流输入脚(If)，转子位置检测电路将转子的位置信号输入到无刷电机专用控制芯片，无刷电机专用控制芯片输出信号到IGBT逆变单元，IGBT逆变单元的输出端连接电机绕组，过流检测电路输出的电压信号(Uf)还连接有放大电路，放大电路的输出端连接到无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端(ANG)。它根据母线电流自动调节相位提前角，适应不同负载，相位提前角的调节范围更加宽，满足对电机多转速、多功率的应用的要求，提高电机效率。

Description

一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器
技术领域：
本发明涉及一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器。
背景技术：
目前，利用直流无刷电机专用控制芯片IC及相应的硬件来控制直流无刷电机的运转，可以不编写软件，电路结构简单，控制也简单，制造成本低，大规模生产方便，如图1所示，主要包括直流无刷电机专用控制芯片(例如6551、6854等IC)、IGBT逆变单元、转子位置检测电路(主要是霍尔传感器)，电阻R19检测母线电流并转换成电压信号Uf，然后送到直流无刷电机专用控制芯片的过流输入引脚If。另外，通过电阻分压设定相位提前角电压信号，并将电压信号输入到输入端ANG，由直流无刷电机专用控制芯片根据设定电压信号确定相位提前角。
如图1所示，传统直流无刷电机专用控制芯片只能通过电阻R1、R2分压(0－5V)来设定固定相位提前角(0－58度)。目前很多电机厂被如下问题困惑：1.按照电机负载点来配置提前角，如果提前角很大，那么在启动的时候时常会出现电机启动失败。2.随着客户对电机多转速、多功率的应用，固定提前角不在满足整个区间的高效率要求。3.直流无刷电机专用控制芯片IC又不能像软件方案，可以写入提前角公式等。即便写入，也不适合每一台电机。
发明内容：
本发明的目的是提供一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器，它能自动调节相位提前角，适应不同负载，相位提前角的调节范围更加宽，满足对电机多转速、多功率的应用的要求，提高电机效率。
本发明的目的是通过以下的技术方案予以实现的。
一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器，包括无刷电机专用控制芯片、IGBT逆变单元、转子位置检测电路、过流检测电路和电源，过流检测电路检测母线电流信号并转换成电压信号送到无刷电机专用控制芯片处理的过流输入脚，转子位置检测电路将转子的位置信号输入到无刷电机专用控制芯片，无刷电机专用控制芯片输出信号到IGBT逆变单元，IGBT逆变单元的输出端连接电机绕组，其特征在于：过流检测电路输出的电压信号还连接有放大电路，放大电路的输出端连接到无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端。
上述所述的放大电路的输出端与无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端之间设置过滤电路，过滤电路是采用两级RC过滤电路。
上述所述的无刷电机专用控制芯片是直流无刷电机专用控制芯片6551或者6854。
上述所述的放大电路包括运算放大器IC1A、电阻R4和电阻R5，电阻R4两端分别连接在运算放大器IC1A的第1引脚与第2引脚，电阻R5的两端分别运算放大器IC1A的第1引脚和地，运算放大器IC1A的第3引脚作为信号输入脚。
上述所述的过流检测电路输出的电压信号Uf与运算放大器IC1A的第3引脚之间设置稳压电路。
上述所述的稳压电路包括稳压管D1、电容C3和电阻R6，电压信号Uf与运算放大器IC1A的第3引脚连接电阻R6，稳压管D1、电容C3并联后一端接地，另一端连接运算放大器IC1A的第3引脚。
本发明与现有技术相比的有益效果是：1)本发明将过流检测电路输出的电压信号Uf进行放大处理，并输入到无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG，过流检测电路输出的电压信号Uf不断变化，输入到无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG的电压值也不断变化，几乎接近线性的变化，因此，可以根据负载的不同，母线电流产生的变化，得到不同的相位提前角，具有自动调节功能，适应不同的负载，减小相位提前角设置的不恰当导致启动失败的故障；2)随着客户对电机多转速、多功率的应用，传统的固定提前角不在满足整个区间的高效率要求，本发明相位提前角根据母线电流的变化自动变化，可以提高电机的效率，满足电机多转速、多功率的要求；3)放大电路的输出端与无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端之间设置过滤电路，过滤电路是采用两级RC过滤电路，可以将输入到无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG的干扰信号排除；4)放大电路是运算放大器，放大倍数高，使相位提前角的自动调节得以可靠实施，调节放大倍数可以调节电阻R4和电阻R5得以实现，简单方便；5)过流检测电路输出的电压信号Uf与运算放大器IC1A的第3引脚之间设置稳压电路，使到进入运算放大器的输入信号更加稳定
附图说明：
图1是传统采用专用控制芯片的直流无刷电机控制器电路原理图；
图2是本发明的直流无刷电机控制器电路方框图；
图3是本图2的进一步展开的电路图；
图4是本发明的母线电流与对应的转换电压信号的示意图。
图5是本发明的母线电流与无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG的电压U(ANG)的对应示意图
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图2、图3所示，本发明的一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器，包括无刷电机专用控制芯片、IGBT逆变单元、转子位置检测电路、过流检测电路和电源，过流检测电路检测母线电流信号并转换成电压信号Uf送到无刷电机专用控制芯片处理的过流输入脚If，转子位置检测电路将转子的位置信号输入到无刷电机专用控制芯片，无刷电机专用控制芯片输出信号到IGBT逆变单元，IGBT逆变单元的输出端连接电机绕组，过流检测电路输出的电压信号Uf还连接有放大电路，放大电路的输出端连接到无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG，放大电路的输出端与无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG之间设置过滤电路，过滤电路是采用两级RC过滤电路，包括电容C1、电容C2、电阻R2、电阻R3，无刷电机专用控制芯片是直流无刷电机专用控制芯片6551或者6854，放大电路包括运算放大器IC1A、电阻R4和电阻R5，电阻R4两端分别连接在运算放大器IC1A的第1引脚与第2引脚，电阻R5的两端分别运算放大器IC1A的第1引脚和地，运算放大器IC1A的第3引脚作为信号输入脚，过流检测电路输出的电压信号Uf与运算放大器IC1A的第3引脚之间设置稳压电路，稳压电路包括稳压管D1、电容C3和电阻R6，电压信号Uf与运算放大器IC1A的第3引脚之间连接电阻R6，稳压管D1、电容C3并联后一端接地，另一端连接运算放大器IC1A的第3引脚。
如图4所示，B曲线是电压Uf随母线电流If变化的曲线，母线电流If大于过流保护电路允许最大电流If0时，直流无刷电机专用控制芯片控制电机停止运转，在母线电流If在0至If0之间，电压Uf变化是缓慢且不明显的，因此，不能直接接入无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG。
如图5所示，A曲线是电压U(ANG)随母线电流If变化的曲线，过流检测电路检测母线电流并转换输出的电压信号Uf，电压信号Uf经过放大电路处理，无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG的电压U(ANG)与母线电流的关系接近线性关系，母线电流稍有变化，无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端ANG的电压U(ANG)会出现明显变化，从而自动调节相位提前角，适应不同负载，相位提前角的调节范围更加宽，满足对电机多转速、多功率的应用的要求，提高电机效率。

Claims (3)

1.一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器，包括无刷电机专用控制芯片、IGBT逆变单元、转子位置检测电路、过流检测电路和电源，过流检测电路检测母线电流信号并转换成电压信号(Uf)送到无刷电机专用控制芯片处理的过流输入脚(If)，转子位置检测电路将转子的位置信号输入到无刷电机专用控制芯片，无刷电机专用控制芯片输出信号到IGBT逆变单元，IGBT逆变单元的输出端连接电机绕组，其特征在于：过流检测电路输出的电压信号(Uf)还连接有放大电路，放大电路的输出端连接到无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端(ANG)，放大电路的输出端与无刷电机专用控制芯片的相位提前角输入端(ANG)之间设置过滤电路，无刷电机专用控制芯片是直流无刷电机专用控制芯片6551，放大电路包括运算放大器(IC1A)、电阻R4和电阻R5，运算放大器(IC1A)上设置电阻R4、电阻R5，电阻R4两端分别连接在运算放大器(IC1A)的输出引脚与反向输入引脚，电阻R5的两端分别连接运算放大器(IC1A)的反向输入引脚和地，过流检测电路输出的电压信号(Uf)与运算放大器(IC1A)的正向输入引脚之间设置稳压电路。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器，其特征在于：过滤电路是采用两级RC过滤电路。
3.根据权利要求1所述的一种具有自动调节相位提前角的直流无刷电机控制器，其特征在于：稳压电路包括稳压管(D1)、电容(C3)和电阻R6，电阻R6连接于运算放大器(IC1A)的正向输入引脚与电压信号(Uf)之间，稳压管(D1)、电容(C3)并联后一端接地，另一端连接运算放大器(IC1A)的正向输入引脚。
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