CN107017806A - 一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速*** - Google Patents

一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速*** Download PDF

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杨沛豪
王晓兰
刘向辰
寇水潮
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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
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，包括无刷直流电机，以及主处理器模块、辅助处理器模块、电平转化模块、主反电势检测模块、辅助反电势检测模块和驱动电路模块；所述主处理器模块和辅助处理器模块交互且均用于采集无刷直流电机的转子位置，并通过所检测转子旋转位置分别输出控制无刷直流电机旋转速度的数字PWM信号；主处理器模块和辅助处理器模块的数字PWM输出端分别连接将3.3V电平信号转换为12V电平信号的电平转化模块；电平转化模块连接有用于驱动无刷直流电机的驱动电路模块；无刷直流电机经主反电势检测模块和辅助反电势检测模块将电机转子位置信号反馈至主处理器模块中断输入端口和辅助处理器模块模拟量采集端口。

Description

一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***
技术领域
本发明涉及无刷直流电机调速技术领域，具体为一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***。
背景技术
随着电力电子技术与器件的飞速发展，无刷电机BLDC凭借其无碳刷磨损、无换向火花、噪声低、维护成本低、运转效率高和使用寿命长等优势逐步替代传统有刷电机，并广泛应用于家电、航模、电动汽车等新兴技术领域。无刷电机在调速时必须要判断转子的旋转位置，控制器利用转子反馈的旋转位置按照设定好控制策略进行换相，使得电机在每个运行周期内连续可靠旋转。在无位置传感器检测无刷电机调速技术领域，如何将无刷电机的转子旋转位置精确检测一直是无刷电机调速技术领域的一个技术难题，同时无刷电机平稳、可靠运行是保证各类涉及无刷电机驱动领域的关键因素之一。
现有无刷直流电机调速***存在以下缺陷和不足：(1)采用位置传感器进行转子旋转位置检测，进一步增大无刷直流电机体积和成本，同时位置传感器信号传输电缆易受到外界环境的干扰，降低电机运行连续度；(2)无位置转子位置信号检测方法单一，仅采用反电势脉冲法或定子端电压模拟量采集法，未将数字量和模拟量两种方法结合起来判断转子旋转位置；(3)仅采用一种处理器进行驱动控制，未结合多处理联合运行优势，若控制板处理器发生故障时，电机无法连续稳定运行；(4)电机驱动控制桥采用单桥运行方式，任一桥壁上电力电子器件发生故障时，无刷直流电机需立即停机检修。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，运行连续度强，转子旋转位置判断精确，电极运行稳定，可靠性强。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，包括无刷直流电机，还包括主处理器模块、辅助处理器模块、电平转化模块、主反电势检测模块、辅助反电势检测模块和驱动电路模块；其中，所述主处理器模块和辅助处理器模块均用于采集无刷直流电机的转子位置，并通过所检测转子旋转位置分别输出控制无刷直流电机旋转速度的数字PWM信号，所述主处理器模块的通信端和辅助处理器模块通信端连接有用于互相通信的RS-232线缆，所述主处理器模块和辅助处理器模块的数字PWM输出端分别连接将3.3V电平信号转换为12V电平信号的电平转化模块，所述电平转化模块连接有用于驱动无刷直流电机的驱动电路模块，所述无刷直流电机经主反电势检测模块将电机转子位置信号反馈至主处理器模块中断输入端口，所述无刷直流电机经辅助反电势检测模块将电机转子信号反馈至辅助处理器模块模拟量采集端口。
优选的，所述主处理器模块包括MSP430F149低功耗智能处理器，所述辅助处理器模块包括STC15W404单片机。
进一步，所述主反电势检测模块包括LM324运算放大电路芯片U1，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21；
所述LM324运算放大电路芯片U1的第1引脚通过电阻R2与MSP430F149低功耗智能处理器第12引脚相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第2引脚通过电阻R6接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第3引脚通过电阻R12接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第4引脚与12V电源相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第5引脚通过电阻R14接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第6引脚通过电阻R20接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第7引脚通过电阻R21与MSP430F149低功耗智能处理器第13引脚相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第11引脚接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第12引脚通过电阻R13接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第13引脚通过电阻R8接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第14引脚通过电阻R3与MSP430F149低功耗智能处理器第14引脚相接。
再进一步，所述电平转化模块包括均为TLP521-4的光电隔离芯片P1、光电隔离芯片P2和光电隔离芯片P3，电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61和电阻R64；
所述光电隔离芯片P1第1引脚通过电阻R39与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第3引脚与所述STC15W404单片机第16引脚相接，所述光电隔离芯片P1第5引脚通过电阻R41与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第7引脚与所述STC15W404单片机第13引脚相接，所述光电隔离芯片P1第9引脚通过电阻R47与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第11引脚与所述STC15W404单片机第15引脚相接，所述光电隔离芯片P1第13引脚通过电阻R49与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第15引脚与所述STC15W404单片机第12引脚相接，所述光电隔离芯片P1第2引脚经电阻R31与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第6引脚经电阻R32与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第10引脚经电阻R33与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第14引脚经电阻R34与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地；
所述光电隔离芯片P2第1引脚通过电阻R40与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第3引脚与所述STC15W404单片机第14引脚相接，所述光电隔离芯片P2第5引脚通过电阻R42与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第7引脚与所述STC15W404单片机第11引脚相接，所述光电隔离芯片P2第9引脚通过电阻R48与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第11引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第15引脚相接，所述光电隔离芯片P2第13引脚通过电阻R50与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第15引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第18引脚相接，所述光电隔离芯片P2第2引脚经电阻R35与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第6引脚经电阻R36与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第10引脚经电阻R37与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第14引脚经电阻R38与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地；
所述光电隔离芯片P3第1引脚通过电阻R59与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第3引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第16引脚相接，所述光电隔离芯片P3第5引脚通过电阻R60与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第7引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第19引脚相接，所述光电隔离芯片P3第9引脚通过电阻R61与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第11引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第17引脚相接，所述光电隔离芯片P3第13引脚通过电阻R64与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第15引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第20引脚相接，所述光电隔离芯片P3第2引脚经电阻R55与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第6引脚经电阻R56与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第10引脚经电阻R57与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第14引脚经电阻R58与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地。
再进一步，所述驱动电路模块包括均为IRF9540N的晶体管T1、晶体管T2、晶体管T5、晶体管T6、晶体管T7和晶体管T8，型号均为IRF540N晶体管T3、晶体管T4、晶体管T9、晶体管T10、晶体管T11和晶体管T12，电阻R29、电阻R30、电阻R45、电阻R46、电阻R43、电阻R44、电阻R53、电阻R54、电阻R51、电阻R52、电阻R62和电阻R63，续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4、续流二极管D5、续流二极管D6、续流二极管D7、续流二极管D8、续流二极管D9、续流二极管D10、续流二极管D11和续流二极管D12，电源接口P4和驱动输出端口J2；
所述晶体管T1、晶体管T2、晶体管T5、晶体管T6、晶体管T7和晶体管T8源级均与12V电源相接后再连接至电源接口P4第1引脚，所述晶体管T3、晶体管T4、晶体管T9、晶体管T10、晶体管T11和晶体管T12源级均与地相接后再与电源接口P4第2引脚相连，所述晶体管T1、晶体管T2、晶体管T5、晶体管T6、晶体管T7和晶体管T8漏级分别连接至晶体管T3、晶体管T4、晶体管T9、晶体管T10、晶体管T11和晶体管T12漏级，所述晶体管T1和晶体管T2漏级并接后与驱动输出端口J2第3引脚相连，所述输出端口J2第3引脚连接至所述无刷直流电机的U相绕组，所述晶体管T5和晶体管T6漏级并接后与驱动输出端口J2第2引脚相连，所述输出端口J2第2引脚连接至所述无刷直流电机的V相绕组，所述晶体管T7和晶体管T8漏级并接后与驱动输出端口J2第1引脚相连，所述驱动输出端口J2第1引脚连接至所述无刷直流电机的W相绕组；所述驱动输出端口J2第3引脚经电阻R4连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第3引脚，经电阻R18连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第6引脚，经电阻R9连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第13引脚，经电阻R15连接至所述STC15W404单片机第2引脚；所述J2第2引脚经电阻R5连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第2引脚，经电阻R17连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第5引脚，经电阻R10连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第13引脚，经电阻R22连接至所述STC15W404单片机第3引脚；所述驱动输出端口J2第1引脚经电阻R7连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第2引脚，经电阻R19连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第6引脚，经电阻R11连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第12引脚，经电阻R24连接至所述STC15W404单片机第4引脚；
所述续流二极管D1阳极与晶体管T1漏级相连，阴极与晶体管T1源级相连，所述续流二极管D2阳极与晶体管T2漏级相连，阴极与晶体管T2源级相连，所述续流二极管D5阳极与晶体管T5漏级相连，阴极与晶体管T5源级相连，所述续流二极管D6阳极与晶体管T6漏级相连，阴极与晶体管T6源级相连，所述续流二极管D9阳极与晶体管T7漏级相连，阴极与晶体管T7源级相连，所述续流二极管D10阳极与晶体管T8漏级相连，阴极与晶体管T8源级相连，所述续流二极管D3阳极与晶体管T3源级相连，阴极与晶体管T3漏级相连，所述续流二极管D4阳极与晶体管T4源级相连，阴极与晶体管T4漏级相连，所述续流二极管D7阳极与晶体管T9源级相连，阴极与晶体管T9漏级相连，所述续流二极管D8阳极与晶体管T10源级相连，阴极与晶体管T10漏级相连，所述续流二极管D11阳极与晶体管T11源级相连，阴极与晶体管T11漏级相连，所述续流二极管D12阳极与晶体管T12源级相连，阴极与晶体管T12漏级相连；所述晶体管T1栅极经电阻R29与所述光电隔离芯片P1第2引脚相连，所述晶体管T2栅极经电阻R45与所述光电隔离芯片P1第6引脚相连，所述晶体管T3栅极经电阻R43与所述光电隔离芯片P1第10引脚相连，所述晶体管T4栅极经电阻R53与所述光电隔离芯片P1第14引脚相连，所述晶体管T5栅极经电阻R51与所述光电隔离芯片P2第2引脚相连，所述晶体管T6栅极经电阻R62与所述光电隔离芯片P2第6引脚相连，所述晶体管T2栅极经电阻R30与所述光电隔离芯片P2第10引脚相连，所述晶体管T4栅极经电阻R46与所述光电隔离芯片P2第14引脚相连，所述晶体管T6栅极经电阻R44与所述光电隔离芯片P3第2引脚相连，所述晶体管T10栅极经电阻R54与所述光电隔离芯片P3第6引脚相连，所述晶体管T8栅极经电阻R52与所述光电隔离芯片P3第10引脚相连，所述晶体管T12栅极经电阻R63与所述光电隔离芯片P3第14引脚相连。
进一步，所述辅助反电势检测模块包括电阻R15、电阻R16、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28和电容C5、电容C6、电容C7；所述电阻R26与电容C5并联，电阻R26一端接地，另一端连接至所述STC15W404单片机的第2引脚；所述电阻R27与电容C6并联，电阻R27一端接地，另一端连接至所述STC15W404单片机第3引脚，所述电阻R28与电容C4并联，电阻R28一端接地，另一端连接至所述STC15W404单片机第4引脚；所述电阻R16、电阻R23和电阻R25一端并联后与所述STC15W404单片机第5引脚相接，另一端分别连接至所述STC15W404单片机第2引脚、第3引脚和第4引脚。
优选的，所述主处理器模块和辅助处理器模块均由一个或多个处理器组成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过主反电势检测模块和辅助反电势检测模块，对无刷直流电机转子进行无位置检测，无需额外安装转子检测模块，进一步降低无刷电机调速成本和体积。由于采用了主处理器和辅助处理器的设置，以及对应的电势检测，从而使得处理器和转子位置检测互为备用，转子位置检测精度高、控制调速稳定性好、运行方式灵活，便于在高精度无刷电机驱动控制领域推广使用。
进一步的，本发明采用低功耗MSP430F149主处理器和STC15W404辅助处理器两种智能嵌入式微处理器，正常运行时二者通过各自转子位置检测单元，并利用RS-232通信共享检测数据，联合决策驱动无刷直流电机，增加电机调速***的安全性和可靠度。
进一步的，本发明通过主反电势检测模块对定子端电压进行反电势脉冲法的数字量采集，通过辅助反电势检测模块对定子端电压进行模拟量采集，利用两种方法协同检测电机转子位置，保证无刷电机换相正常，提高处理器决策依据和转子位置检测精度，同时任一检测单元发生故障时，无刷电机运行不受干扰。
进一步的，本发明无刷电机驱动单元可单桥或双桥运行，任一桥壁上电力电子器件发生故障时，无刷直流电机无需立即停机检修，同时双桥运行可进一步降低桥壁晶体管电损。
进一步的，本发明电平转换模块由TLP521光电隔离芯片组成，TLP521使处理器输入PWM信号与驱动桥之间无直接电信号联系，同时使电路信号传输不受外界电磁干扰，增加了电路的抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明实例中所述***的结构原理框图。
图2为本发明实例中所述主处理器模块电路原理图。
图3为本发明实例中所述主反电势检测模块电路原理图。
图4为本发明实例中所述辅助处理器模块电路原理图。
图5为本发明实例中所述辅助反电势检测模块电路原理图。
图6为本发明实例中所述电平转换模块电路原理图。
图7为本发明实例中所述驱动电路模块电路原理图。
图中：主处理器模块1、辅助处理器模块2、电平转化模块3、主反电势检测模块4、辅助反电势检测模块5、驱动电路模块6、无刷直流电机7。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明电机转子位置数据检测功能多样化、多处理器联合运行、双驱动桥驱动，适用于高精度无刷直流电机调速技术领域。
如图1所示，本发明包括无刷直流电机7、主处理器模块1、辅助处理器模块2、电平转化模块3、主反电势检测模块4、辅助反电势检测模块5和驱动电路模块6；其中，
所述主处理器模块1和辅助处理器模块2均用于采集无刷直流电机8的转子位置，并通过所检测转子旋转位置分别输出控制无刷直流电机8旋转速度的数字PWM信号，所述主处理器模块1的通信端和辅助处理器模块2通信端连接有用于互相通信的RS-232线缆，所述主处理器模块1数字PWM输出端连接有将3.3V电平信号转换为12V电平信号的电平转化模块3，所述电平转化模块3连接有用于驱动无刷直流电机7的驱动电路模块6，所述辅助处理器模块2数字PWM输出端连接有将3.3V电平信号转换为12V电平信号的电平转化模块3，所述无刷直流电机7经主反电势检测模块4将电机转子位置信号反馈至主处理器模块1中断输入端口，所述无刷直流电机7经辅助反电势检测模块5将电机转子信号反馈至辅助处理器模块2模拟量采集端口。
如图2和图4所示，本实施例中，所述主处理器模块1主要由MSP430F149低功耗智能处理器构成，所述辅助处理器模块2由STC15W404单片机构成；所述MSP430F149功耗超低，具有5种节电模式，芯片唤醒时间仅为6us，含6个8位I/O口，内部设有16位定时器A和B，同时具有可编程硬件乘法模块，Flash存储空间为60KB，缓存RAM为2KB，自带软件代码保护功能；所述STC15W404单片机供电范围为2.6-5.5V，正常工作电流最大为0.1uA。此外，还具有4KB大小的Flash空间，512字节大小的SRAM空间，9KB大小的EEPROM，并内置可靠性极高的复位电路、时钟电路和6路PWM输出端口。
如图3所示，本实施例中，所述主反电势检测模块4包括型号为LM324运算放大电路芯片U1，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R17、R18、R19、R20、R21；所述LM324运算放大电路芯片U1的第1引脚通过电阻R2与MSP430F149低功耗智能处理器第12引脚相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第2引脚通过电阻R6接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第3引脚通过电阻R12接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第4引脚与12V电源相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第5引脚通过电阻R14接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第6引脚通过电阻R20接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第7引脚通过电阻R21与MSP430F149低功耗智能处理器第13引脚相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第11引脚接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第12引脚通过电阻R13接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第13引脚通过电阻R8接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第14引脚通过电阻R3与MSP430F149低功耗智能处理器第14引脚相接；
所述无刷直流电机7的U相从正变为负过零时，所述LM324运算放大电路芯片U1第1引脚输出一个下降沿，所述无刷直流电机7的U相从负变为正过零时，所述LM324运算放大电路芯片U1第1引脚输出一个上升沿；所述无刷直流电机7的V相从正变为负过零时，所述LM324运算放大电路芯片U1第7引脚输出一个下降沿，所述无刷直流电机7的V相从负变为正过零时，所述LM324运算放大电路芯片U1第7引脚输出一个上升沿；所述无刷直流电机7的W相从正变为负过零时，所述LM324运算放大电路芯片U1第14引脚输出一个下降沿，所述无刷直流电机7的W相从负变为正过零时，所述LM324运算放大电路芯片U1第14引脚输出一个上升沿；所述MSP430F149低功耗智能处理器通过判断U、V、W上升沿或下降沿按照换相规律来实施换相。
如图5所示，本实施例中，所述辅助反电势检测模块5包括电阻R15、R16、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28和电容C5、C6、C7；所述电阻R26与电容C5一端并联后接地，另一端并联后连接至所述STC15W404单片机第2引脚，所述电阻R27与电容C6一端并联后接地，另一端并联后连接至所述STC15W404单片机第3引脚，所述电阻R28与电容C4一端并联后接地，另一端并联后连接至所述STC15W404单片机第4引脚，所述电阻R16、R23、R25一端并联后与所述STC15W404单片机第5引脚相接，另一端分别连接至所述STC15W404单片机第2引脚、第3引脚和第4引脚；所述处理器所述STC15W404单片机通过实时比较第5引脚输入无刷电机7中性点电压与第2引脚U相电压、第3引脚V相电压、第4引脚W相电压大小，从而检测出无刷电机7各相感应电势过零点位置，确立换相时间。
如图6所示，本实施例中，所述电平转化模块3包括型号均为TLP521-4光电隔离芯片P1、P2、P3，电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R39、R40、R41、R42、R47、R48、R49、R50、R55、R56、R57、R58、R59、R60、R61、R64；
所述光电隔离芯片P1第1引脚通过R39与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第3引脚与所述STC15W404单片机第16引脚相接，所述光电隔离芯片P1第5引脚通过R41与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第7引脚与所述STC15W404单片机第13引脚相接，所述光电隔离芯片P1第9引脚通过R47与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第11引脚与所述STC15W404单片机第15引脚相接，所述光电隔离芯片P1第13引脚通过R49与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第15引脚与所述STC15W404单片机第12引脚相接，所述光电隔离芯片P1第2引脚经电阻R31与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第6引脚经电阻R32与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第10引脚经电阻R33与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第14引脚经电阻R34与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地；
所述光电隔离芯片P2第1引脚通过R40与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第3引脚与所述STC15W404单片机第14引脚相接，所述光电隔离芯片P2第5引脚通过R42与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第7引脚与所述STC15W404单片机第11引脚相接，所述光电隔离芯片P2第9引脚通过R48与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第11引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第15引脚相接，所述光电隔离芯片P2第13引脚通过R50与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第15引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第18引脚相接，所述光电隔离芯片P2第2引脚经电阻R35与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第6引脚经电阻R36与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第10引脚经电阻R37与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第14引脚经电阻R38与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地；
所述光电隔离芯片P3第1引脚通过R59与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第3引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第16引脚相接，所述光电隔离芯片P3第5引脚通过R60与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第7引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第19引脚相接，所述光电隔离芯片P3第9引脚通过R61与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第11引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第17引脚相接，所述光电隔离芯片P3第13引脚通过R64与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第15引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第20引脚相接，所述光电隔离芯片P3第2引脚经电阻R55与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第6引脚经电阻R56与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第10引脚经电阻R57与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第14引脚经电阻R58与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地；所述光电隔离芯片P1、P2、P3的第3、第7、第11、第15输入3.3V电压信号，所述光电隔离芯片P1、P2、P3的第2、第6、第10、第14分别输出与3.3V对应的12V电压信号。
如图7所示，本实施例中，所述驱动电路模块6包括型号均为IRF9540N晶体管T1、T2、T5、T6、T7、T8，型号均为IRF540N晶体管T3、T4、T9、T10、T11、T12，电阻R29、R30、R45、R46、R43、R44、R53、R54、R51、R52、R62、R63，续流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12，电源接口P4，驱动输出端口J2；
所述晶体管T1、T2、T5、T6、T7、T8源级均与12V电源相接后再连接至电源接口P4第1引脚，所述晶体管T3、T4、T9、T10、T11、T12源级均与地相接后再与电源接口P4第2引脚相连，所述晶体管T1、T2、T5、T6、T7、T8漏级分别连接至晶体管T3、T4、T9、T10、T11、T12漏级，所述T1、T2漏级并接后与驱动输出端口J2第3引脚相连，所述输出端口J2第3引脚连接至所述无刷直流电机7的U相绕组，所述T5、T6漏级并接后与驱动输出端口J2第2引脚相连，所述输出端口J2第2引脚连接至所述无刷直流电机7的V相绕组，所述T7、T8漏级并接后与驱动输出端口J2第1引脚相连，所述输出端口J2第1引脚连接至所述无刷直流电机7的W相绕组；
所述J2第3引脚经电阻R4连接至所述U1第3引脚，经电阻R18连接至所述U1第6引脚，经电阻R9连接至所述U1第13引脚，经电阻R15连接至所述STC15W404单片机第2引脚；所述J2第2引脚经电阻R5连接至所述U1第2引脚，经电阻R17连接至所述U1第5引脚，经电阻R10连接至所述U1第13引脚，经电阻R22连接至所述STC15W404单片机第3引脚；所述J2第1引脚经电阻R7连接至所述U1第2引脚，经电阻R19连接至所述U1第6引脚，经电阻R11连接至所述U1第12引脚，经电阻R24连接至所述STC15W404单片机第4引脚；
所述续流二极管D1阳极与晶体管T1漏级相连，阴极与晶体管T1源级相连，所述续流二极管D2阳极与晶体管T2漏级相连，阴极与晶体管T2源级相连，所述续流二极管D5阳极与晶体管T5漏级相连，阴极与晶体管T5源级相连，所述续流二极管D6阳极与晶体管T6漏级相连，阴极与晶体管T6源级相连，所述续流二极管D9阳极与晶体管T7漏级相连，阴极与晶体管T7源级相连，所述续流二极管D10阳极与晶体管T8漏级相连，阴极与晶体管T8源级相连，所述续流二极管D3阳极与晶体管T3源级相连，阴极与晶体管T3漏级相连，所述续流二极管D4阳极与晶体管T4源级相连，阴极与晶体管T4漏级相连，所述续流二极管D7阳极与晶体管T9源级相连，阴极与晶体管T9漏级相连，所述续流二极管D8阳极与晶体管T10源级相连，阴极与晶体管T10漏级相连，所述续流二极管D11阳极与晶体管T11源级相连，阴极与晶体管T11漏级相连，所述续流二极管D12阳极与晶体管T12源级相连，阴极与晶体管T12漏级相连；
所述晶体管T1栅极经电阻R29与所述光电隔离芯片P1第2引脚相连，所述晶体管T2栅极经电阻R45与所述光电隔离芯片P1第6引脚相连，所述晶体管T3栅极经电阻R43与所述光电隔离芯片P1第10引脚相连，所述晶体管T4栅极经电阻R53与所述光电隔离芯片P1第14引脚相连，所述晶体管T5栅极经电阻R51与所述光电隔离芯片P2第2引脚相连，所述晶体管T6栅极经电阻R62与所述光电隔离芯片P2第6引脚相连，所述晶体管T2栅极经电阻R30与所述光电隔离芯片P2第10引脚相连，所述晶体管T4栅极经电阻R46与所述光电隔离芯片P2第14引脚相连，所述晶体管T6栅极经电阻R44与所述光电隔离芯片P3第2引脚相连，所述晶体管T10栅极经电阻R54与所述光电隔离芯片P3第6引脚相连，所述晶体管T8栅极经电阻R52与所述光电隔离芯片P3第10引脚相连，所述晶体管T12栅极经电阻R63与所述光电隔离芯片P3第14引脚相连；所述驱动电路模块6各晶体管的通断控制状态如表1所示。
表1晶体管的通断控制状态
本实施例中，所述主处理器模块1和辅助处理器模块2均由一个或多个处理器组成。
本发明在使用时，具有以下两种运行方式：
1)所述主处理器模块1、主反电势检测模块4正常运行，所述驱动电路模块6单桥运行，即晶体管T1、T3、T5、T7、T9、T11正常触发运行，晶体管T2、T4、T6、T8、T10、T12处于备用方式；辅助处理器模块2、辅助反电势检测模块5备用运行，当所述主处理器模块1或主反电势检测模块出现故障时，所述辅助处理器模块2、辅助反电势检测模块由备用转换为正常运行方式；
2)所述主处理器模块1、主反电势检测模块4正常运行和辅助处理器模块2、辅助反电势检测模块5联合运行，所述驱动电路模块6双桥并列运行，即晶体管T1、T2并列运行，晶体管T3、T4并列运行，晶体管T5、T6并列运行，晶体管T9、T10并列运行，晶体管T7、T8并列运行，晶体管T11、T12并列运行；所述主处理器模块1采集主反电势检测模块4传输数据，所述当所述主处理器模块1采集辅助处理器模块2传输数据，并通过RS-232共享数据，随后联合决策出换相时间和PWM脉宽调至频率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，包括无刷直流电机(7)，其特征在于：还包括主处理器模块(1)、辅助处理器模块(2)、电平转化模块(3)、主反电势检测模块(4)、辅助反电势检测模块(5)和驱动电路模块(6)；其中，
所述主处理器模块(1)和辅助处理器模块(2)均用于采集无刷直流电机(8)的转子位置，并通过所检测转子旋转位置分别输出控制无刷直流电机(8)旋转速度的数字PWM信号，所述主处理器模块(1)的通信端和辅助处理器模块(2)通信端连接有用于互相通信的RS-232线缆，所述主处理器模块(1)和辅助处理器模块(2)的数字PWM输出端分别连接将3.3V电平信号转换为12V电平信号的电平转化模块(3)，所述电平转化模块(3)连接有用于驱动无刷直流电机(7)的驱动电路模块(6)，所述无刷直流电机(7)经主反电势检测模块(4)将电机转子位置信号反馈至主处理器模块(1)中断输入端口，所述无刷直流电机(7)经辅助反电势检测模块(5)将电机转子信号反馈至辅助处理器模块(2)模拟量采集端口。
2.根据权利要求1所述的一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，其特征在于：所述主处理器模块(1)包括MSP430F149低功耗智能处理器，所述辅助处理器模块(2)包括STC15W404单片机。
3.根据权利要求2所述的一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，其特征在于：所述主反电势检测模块(4)包括LM324运算放大电路芯片U1，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21；
所述LM324运算放大电路芯片U1的第1引脚通过电阻R2与MSP430F149低功耗智能处理器第12引脚相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第2引脚通过电阻R6接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第3引脚通过电阻R12接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第4引脚与12V电源相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第5引脚通过电阻R14接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第6引脚通过电阻R20接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第7引脚通过电阻R21与MSP430F149低功耗智能处理器第13引脚相接，所述LM324运算放大电路芯片U1的第11引脚接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第12引脚通过电阻R13接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第13引脚通过电阻R8接地，所述LM324运算放大电路芯片U1的第14引脚通过电阻R3与MSP430F149低功耗智能处理器第14引脚相接。
4.根据权利要求3所述的一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，其特征在于：所述电平转化模块(3)包括均为TLP521-4的光电隔离芯片P1、光电隔离芯片P2和光电隔离芯片P3，电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61和电阻R64；
所述光电隔离芯片P1第1引脚通过电阻R39与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第3引脚与所述STC15W404单片机第16引脚相接，所述光电隔离芯片P1第5引脚通过电阻R41与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第7引脚与所述STC15W404单片机第13引脚相接，所述光电隔离芯片P1第9引脚通过电阻R47与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第11引脚与所述STC15W404单片机第15引脚相接，所述光电隔离芯片P1第13引脚通过电阻R49与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P1第15引脚与所述STC15W404单片机第12引脚相接，所述光电隔离芯片P1第2引脚经电阻R31与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第6引脚经电阻R32与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第10引脚经电阻R33与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第14引脚经电阻R34与12V电源相接，所述光电隔离芯片P1第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地；
所述光电隔离芯片P2第1引脚通过电阻R40与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第3引脚与所述STC15W404单片机第14引脚相接，所述光电隔离芯片P2第5引脚通过电阻R42与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第7引脚与所述STC15W404单片机第11引脚相接，所述光电隔离芯片P2第9引脚通过电阻R48与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第11引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第15引脚相接，所述光电隔离芯片P2第13引脚通过电阻R50与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P2第15引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第18引脚相接，所述光电隔离芯片P2第2引脚经电阻R35与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第6引脚经电阻R36与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第10引脚经电阻R37与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第14引脚经电阻R38与12V电源相接，所述光电隔离芯片P2第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地；
所述光电隔离芯片P3第1引脚通过电阻R59与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第3引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第16引脚相接，所述光电隔离芯片P3第5引脚通过电阻R60与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第7引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第19引脚相接，所述光电隔离芯片P3第9引脚通过电阻R61与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第11引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第17引脚相接，所述光电隔离芯片P3第13引脚通过电阻R64与3.3V电源相接，所述光电隔离芯片P3第15引脚与所述MSP430F149低功耗智能处理器第20引脚相接，所述光电隔离芯片P3第2引脚经电阻R55与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第6引脚经电阻R56与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第10引脚经电阻R57与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第14引脚经电阻R58与12V电源相接，所述光电隔离芯片P3第4引脚、第8引脚、第12引脚和第16引脚均接地。
5.根据权利要求4所述的一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，其特征在于：所述驱动电路模块(6)包括均为IRF9540N的晶体管T1、晶体管T2、晶体管T5、晶体管T6、晶体管T7和晶体管T8，型号均为IRF540N晶体管T3、晶体管T4、晶体管T9、晶体管T10、晶体管T11和晶体管T12，电阻R29、电阻R30、电阻R45、电阻R46、电阻R43、电阻R44、电阻R53、电阻R54、电阻R51、电阻R52、电阻R62和电阻R63，续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4、续流二极管D5、续流二极管D6、续流二极管D7、续流二极管D8、续流二极管D9、续流二极管D10、续流二极管D11和续流二极管D12，电源接口P4和驱动输出端口J2；
所述晶体管T1、晶体管T2、晶体管T5、晶体管T6、晶体管T7和晶体管T8源级均与12V电源相接后再连接至电源接口P4第1引脚，所述晶体管T3、晶体管T4、晶体管T9、晶体管T10、晶体管T11和晶体管T12源级均与地相接后再与电源接口P4第2引脚相连，所述晶体管T1、晶体管T2、晶体管T5、晶体管T6、晶体管T7和晶体管T8漏级分别连接至晶体管T3、晶体管T4、晶体管T9、晶体管T10、晶体管T11和晶体管T12漏级，所述晶体管T1和晶体管T2漏级并接后与驱动输出端口J2第3引脚相连，所述输出端口J2第3引脚连接至所述无刷直流电机(7)的U相绕组，所述晶体管T5和晶体管T6漏级并接后与驱动输出端口J2第2引脚相连，所述输出端口J2第2引脚连接至所述无刷直流电机(7)的V相绕组，所述晶体管T7和晶体管T8漏级并接后与驱动输出端口J2第1引脚相连，所述驱动输出端口J2第1引脚连接至所述无刷直流电机(7)的W相绕组；所述驱动输出端口J2第3引脚经电阻R4连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第3引脚，经电阻R18连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第6引脚，经电阻R9连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第13引脚，经电阻R15连接至所述STC15W404单片机第2引脚；所述J2第2引脚经电阻R5连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第2引脚，经电阻R17连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第5引脚，经电阻R10连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第13引脚，经电阻R22连接至所述STC15W404单片机第3引脚；所述驱动输出端口J2第1引脚经电阻R7连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第2引脚，经电阻R19连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第6引脚，经电阻R11连接至所述LM324运算放大电路芯片U1第12引脚，经电阻R24连接至所述STC15W404单片机第4引脚；
所述续流二极管D1阳极与晶体管T1漏级相连，阴极与晶体管T1源级相连，所述续流二极管D2阳极与晶体管T2漏级相连，阴极与晶体管T2源级相连，所述续流二极管D5阳极与晶体管T5漏级相连，阴极与晶体管T5源级相连，所述续流二极管D6阳极与晶体管T6漏级相连，阴极与晶体管T6源级相连，所述续流二极管D9阳极与晶体管T7漏级相连，阴极与晶体管T7源级相连，所述续流二极管D10阳极与晶体管T8漏级相连，阴极与晶体管T8源级相连，所述续流二极管D3阳极与晶体管T3源级相连，阴极与晶体管T3漏级相连，所述续流二极管D4阳极与晶体管T4源级相连，阴极与晶体管T4漏级相连，所述续流二极管D7阳极与晶体管T9源级相连，阴极与晶体管T9漏级相连，所述续流二极管D8阳极与晶体管T10源级相连，阴极与晶体管T10漏级相连，所述续流二极管D11阳极与晶体管T11源级相连，阴极与晶体管T11漏级相连，所述续流二极管D12阳极与晶体管T12源级相连，阴极与晶体管T12漏级相连；所述晶体管T1栅极经电阻R29与所述光电隔离芯片P1第2引脚相连，所述晶体管T2栅极经电阻R45与所述光电隔离芯片P1第6引脚相连，所述晶体管T3栅极经电阻R43与所述光电隔离芯片P1第10引脚相连，所述晶体管T4栅极经电阻R53与所述光电隔离芯片P1第14引脚相连，所述晶体管T5栅极经电阻R51与所述光电隔离芯片P2第2引脚相连，所述晶体管T6栅极经电阻R62与所述光电隔离芯片P2第6引脚相连，所述晶体管T2栅极经电阻R30与所述光电隔离芯片P2第10引脚相连，所述晶体管T4栅极经电阻R46与所述光电隔离芯片P2第14引脚相连，所述晶体管T6栅极经电阻R44与所述光电隔离芯片P3第2引脚相连，所述晶体管T10栅极经电阻R54与所述光电隔离芯片P3第6引脚相连，所述晶体管T8栅极经电阻R52与所述光电隔离芯片P3第10引脚相连，所述晶体管T12栅极经电阻R63与所述光电隔离芯片P3第14引脚相连。
6.根据权利要求2所述的一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，其特征在于：所述辅助反电势检测模块(5)包括电阻R15、电阻R16、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28和电容C5、电容C6、电容C7；所述电阻R26与电容C5并联，电阻R26一端接地，另一端连接至所述STC15W404单片机的第2引脚；所述电阻R27与电容C6并联，电阻R27一端接地，另一端连接至所述STC15W404单片机第3引脚，所述电阻R28与电容C4并联，电阻R28一端接地，另一端连接至所述STC15W404单片机第4引脚；所述电阻R16、电阻R23和电阻R25一端并联后与所述STC15W404单片机第5引脚相接，另一端分别连接至所述STC15W404单片机第2引脚、第3引脚和第4引脚。
7.根据权利要求1所述的一种多处理器永磁无刷直流电机联合调速***，其特征在于：所述主处理器模块(1)和辅助处理器模块(2)均由一个或多个处理器组成。
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