CN104506099A - 一种潮流能发电水轮机电机驱动电路 - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator

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Abstract

本发明公开了一种潮流能发电水轮机电机驱动电路，包括单片机控制电路、复位电路、耦合放大电路和手动控制电路，单片机控制电路包括单片机U1、电阻R9和电阻R10，复位电路包括按键开关K6和电容C1，耦合放大电路包括三极管VT1、光电耦合器U4和电阻R13，手动控制电路包括开关K1和电阻R1。本发明提供一种基于单片机的潮流能发电水轮机电机驱动电路，配合反相器和光电耦合器，在降低控制成本的前提下，确保了电路能很精准的控制电机正转、加速、减速和停止等动作。

Description

一种潮流能发电水轮机电机驱动电路
技术领域
本发明涉及一种电机驱动电路，具体是一种潮流能发电水轮机电机驱动电路。
背景技术
潮流能发电水轮机电机驱动电路的好坏直接决定了潮流能利用率的多少。现有潮流能发电水轮机电机驱动电路一般控制成本较高或者不用电机控制，电机控制的水轮机发电不稳定，造成输出电压不稳定，且潮流能利用率低。本发明旨在提供一种潮流能发电水轮机电机驱动电路，在降低控制成本的前提下，确保电路能很精准的控制电机随海水流向正转、加速、减速和停止等动作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于单片机且控制成本低的潮流能发电水轮机电机驱动电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种潮流能发电水轮机电机驱动电路，包括单片机控制电路、复位电路、耦合放大电路和手动控制电路，所述单片机控制电路包括单片机U1、电阻R9和电阻R10，所述复位电路包括按键开关K6和电容C1，所述耦合放大电路包括三极管VT1、光电耦合器U4和电阻R13，所述手动控制电路包括开关K1和电阻R1。
所述单片机U1接口VCC分别连接电容C1、按键开关K6和5V电源，单片机U1接口RESET分别连接电容C1另一端、按键开关K6另一端和电阻R6，电阻R6另一端分别连接电容C2和电容C3并接地，电容C2另一端分别连接晶振Y和单片机U1接口XTAL2，电容C3另一端分别连接晶振Y另一端和单片机U1接口XTAL1，所述单片机U1接口P3.2分别连接电阻R1和按键开关K5，单片机U1接口P3.3分别连接电阻R2和按键开关K4，单片机U1接口P3.4分别连接电阻R3和按键开关K3，单片机U1接口P1.3分别连接电阻R4和按键开关K2，单片机U1接口P1.2分别连接电阻R5和按键开关K1，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端、电阻R3另一端、电阻R4另一端、电阻R5另一端和5V电源，所述按键开关K1另一端分别连接按键开关K2另一端、按键开关K3另一端、按键开关K4另一端和按键开关K5另一端并接地，所述单片机U1接口P1.7连接反相器U2输入端，反相器U2输出端分别连接电阻R7和三极管VT1基极，电阻R7另一端分别连接5V电源和电阻R8，电阻R8另一端连接三极管VT1集电极，三极管VT1发射极连接光电耦合器U4端口1，光电耦合器U4端口2接地，光电耦合器U4端口3连接电阻R13，电阻R13另一端分别连接电感L1、二极管D1负极和25V电源，所述光电耦合器U4端口4连接三极管VT2基极，三极管VT2发射极接地，三极管VT2集电极分别连接电阻R15、电容C4和二极管D1正极，所述电感L1另一端分别连接电阻R15另一端和电容C4另一端，所述单片机端口P1.1分别连接电阻R9和按键开关K7，电阻R9另一端分别连接5V电源和电阻R10，电阻R10另一端分别连接单片机U1端口P1.0和按键开关K8，按键开关K8另一端连接按键开关K7并接地，所述单片机U1端口P1.4~P1.6的连接方式和所述单片机U1端口P1.7连接方式相同。
作为本发明进一步的方案：所述单片机U1型号为AT89C2051，所述反相器U2和反相器U3型号均为74LS14，所述光电耦合器U4和光电耦合器U5型号均为TPL521。
作为本发明进一步的方案：所述按键开关K7和按键开关K8的通断状态决定三种工作方式。
作为本发明再进一步的方案：所述电阻R15上并联电容C4，改善了注入电机绕组的电流脉冲前沿，提高了电机的高频性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种基于单片机的潮流能发电水轮机电机驱动电路，配合反相器和光电耦合器，在降低控制成本的前提下，确保了电路能很精准的随潮流流向控制电机正转、加速、减速和停止等动作，使潮流能的利用率尽可能高。
附图说明
图1为潮流能发电水轮机电机驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种潮流能发电水轮机电机驱动电路，包括单片机控制电路、复位电路、耦合放大电路和手动控制电路，单片机控制电路包括单片机U1、电阻R9和电阻R10，复位电路包括按键开关K6和电容C1，耦合放大电路包括三极管VT1、光电耦合器U4和电阻R13，手动控制电路包括开关K1和电阻R1。
单片机U1接口VCC分别连接电容C1、按键开关K6和5V电源，单片机U1接口RESET分别连接电容C1另一端、按键开关K6另一端和电阻R6，电阻R6另一端分别连接电容C2和电容C3并接地，电容C2另一端分别连接晶振Y和单片机U1接口XTAL2，电容C3另一端分别连接晶振Y另一端和单片机U1接口XTAL1，单片机U1接口P3.2分别连接电阻R1和按键开关K5，单片机U1接口P3.3分别连接电阻R2和按键开关K4，单片机U1接口P3.4分别连接电阻R3和按键开关K3，单片机U1接口P1.3分别连接电阻R4和按键开关K2，单片机U1接口P1.2分别连接电阻R5和按键开关K1，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端、电阻R3另一端、电阻R4另一端、电阻R5另一端和5V电源，按键开关K1另一端分别连接按键开关K2另一端、按键开关K3另一端、按键开关K4另一端和按键开关K5另一端并接地，单片机U1接口P1.7连接反相器U2输入端，反相器U2输出端分别连接电阻R7和三极管VT1基极，电阻R7另一端分别连接5V电源和电阻R8，电阻R8另一端连接三极管VT1集电极，三极管VT1发射极连接光电耦合器U4端口1，光电耦合器U4端口2接地，光电耦合器U4端口3连接电阻R13，电阻R13另一端分别连接电感L1、二极管D1负极和25V电源，光电耦合器U4端口4连接三极管VT2基极，三极管VT2发射极接地，三极管VT2集电极分别连接电阻R15、电容C4和二极管D1正极，电感L1另一端分别连接电阻R15另一端和电容C4另一端，单片机端口P1.1分别连接电阻R9和按键开关K7，电阻R9另一端分别连接5V电源和电阻R10，电阻R10另一端分别连接单片机U1端口P1.0和按键开关K8，按键开关K8另一端连接按键开关K7并接地，单片机U1端口P1.4~P1.6的连接方式和单片机U1端口P1.7连接方式相同。
单片机U1型号为AT89C2051，反相器U2和反相器U3型号均为74LS14，光电耦合器U4和光电耦合器U5型号均为TPL521。
按键开关K7和按键开关K8的通断状态决定三种工作方式。
本发明的工作原理是：由于单片机端口P1.4~P1.7的连接方式相同，现以单片机U1端口P1.7为例说明电路的工作原理，单片机U1将控制脉冲从P1端口的P1.7输出，经反相后进入三极管VT1，经三极管VT1放大后控制光电开关，光电隔离后，由三极管VT2将脉冲信号进行电压和电流放大，驱动电机的各相绕组，使电机随着不同的脉冲信号分别作正转、加速、减速和停止等动作。图1中电感L1为电机的一相绕组。晶振Y选用频率22MHz的晶振，选用较高晶振的目的是为了尽量减小单片机U1对上位机脉冲信号周期的影响。图1中电阻R15起限流作用，也是一个改善回路时间常数的元件，二极管D1为续流二极管，使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管D1而衰减掉，从而保护了三极管VT2不受损坏，电阻R15上并联电容C4，改善了注入电机绕组的电流脉冲前沿，提高了电机的高频性能。
潮流能发电水轮机电机驱动电路根据按键开关K7和按键开关K8的不同组合有三种工作方式供选择：方式1为中断方式：单片机U1端口P3.5为步进脉冲输入端，单片机U1端口P3.7为正反转脉冲输入端，上位机(PC机或单片机)与驱动电路仅以2条线相连；方式2为串行通讯方式：上位机(PC机或单片机)将控制命令发送给驱动电路，潮流能发电水轮机电机驱动电路根据控制命令自行完成有关控制过程；方式3为按键开关控制方式：通过按键开关K1～K5的不同组合，直接控制电机，当上电或按下复位键K6后，单片机U1先检测按键开关K6和按键开关K7的状态，根据按键开关K6和按键开关K7的不同组合，进入不同的工作方式。

Claims (4)

1.一种潮流能发电水轮机电机驱动电路，包括单片机控制电路、复位电路、耦合放大电路和手动控制电路，其特征在于，所述单片机控制电路包括单片机U1、电阻R9和电阻R10，所述复位电路包括按键开关K6和电容C1，所述耦合放大电路包括三极管VT1、光电耦合器U4和电阻R13，所述手动控制电路包括开关K1和电阻R1；
所述单片机U1接口VCC分别连接电容C1、按键开关K6和5V电源，单片机U1接口RESET分别连接电容C1另一端、按键开关K6另一端和电阻R6，电阻R6另一端分别连接电容C2和电容C3并接地，电容C2另一端分别连接晶振Y和单片机U1接口XTAL2，电容C3另一端分别连接晶振Y另一端和单片机U1接口XTAL1，所述单片机U1接口P3.2分别连接电阻R1和按键开关K5，单片机U1接口P3.3分别连接电阻R2和按键开关K4，单片机U1接口P3.4分别连接电阻R3和按键开关K3，单片机U1接口P1.3分别连接电阻R4和按键开关K2，单片机U1接口P1.2分别连接电阻R5和按键开关K1，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端、电阻R3另一端、电阻R4另一端、电阻R5另一端和5V电源，所述按键开关K1另一端分别连接按键开关K2另一端、按键开关K3另一端、按键开关K4另一端和按键开关K5另一端并接地，所述单片机U1接口P1.7连接反相器U2输入端，反相器U2输出端分别连接电阻R7和三极管VT1基极，电阻R7另一端分别连接5V电源和电阻R8，电阻R8另一端连接三极管VT1集电极，三极管VT1发射极连接光电耦合器U4端口1，光电耦合器U4端口2接地，光电耦合器U4端口3连接电阻R13，电阻R13另一端分别连接电感L1、二极管D1负极和25V电源，所述光电耦合器U4端口4连接三极管VT2基极，三极管VT2发射极接地，三极管VT2集电极分别连接电阻R15、电容C4和二极管D1正极，所述电感L1另一端分别连接电阻R15另一端和电容C4另一端，所述单片机端口P1.1分别连接电阻R9和按键开关K7，电阻R9另一端分别连接5V电源和电阻R10，电阻R10另一端分别连接单片机U1端口P1.0和按键开关K8，按键开关K8另一端连接按键开关K7并接地，所述单片机U1端口P1.4~P1.6的连接方式和所述单片机U1端口P1.7连接方式相同。
2.根据权利要求1所述的潮流能发电水轮机电机驱动电路，其特征在于，所述单片机U1型号为AT89C2051，所述反相器U2和反相器U3型号均为74LS14，所述光电耦合器U4和光电耦合器U5型号均为TPL521。
3.根据权利要求1所述的潮流能发电水轮机电机驱动电路，其特征在于，所述按键开关K7和按键开关K8的通断状态决定三种工作方式。
4.根据权利要求1所述的潮流能发电水轮机电机驱动电路，其特征在于，所述电阻R15上并联电容C4，改善了注入电机绕组的电流脉冲前沿，提高了电机的高频性能。
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