CN219760885U - 一种耐高温电机脉冲控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种耐高温电机脉冲控制器，包括主控模块、霍尔处理模块、转换模块和输出模块；主控模块由高速DSP芯片及***电路组成，DSP芯片内设有时钟处理电路，通过DSP芯片可高速采集电压、电流、霍尔信号；霍尔处理模块包括霍尔传感器，通过霍尔传感器对霍尔信号进行预处理、滤波；转换模块包括DCDC模块和LDO芯片，通过DCDC模块将高电源转换成低电压，通过LDO芯片稳压转化成低电平；输出模块包括DSP处理器，通过DSP处理器控制PWM信号输出。该控制器可长期稳定的工作在155度。通过预设速度或实时通讯控制，电机脉冲控制器可产生不同占空比的PWM信号，控制三相全桥功率输出电路不同电平信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及是有钻探设备技术领域，尤其涉及一种耐高温电机脉冲控制器。
背景技术
目前用于井下测井仪器的电机多为直流有刷电机和交流异步电机，直流有刷电机在高温环境下使用时，电刷损耗极大，使用寿命短，综合成本很高，交流异步电机是一种感应励磁电机，与直流电机相比，它没有电刷，具有结构简单、皮实耐用等优点，但是他的缺点是效率较低，启动电流极大，在井下使用时由于存在远距离输电问题，交流异步电机启动异常困难，直流无刷电机兼有直流电机的高效率以及交流异步电机的可靠性，它采用电子装置换向，性能可靠，寿命比有刷电机提高了数倍,代表了未来的发展方向,主要的优点是效率高和体积小；
由于测井仪器一般工作在油井里，环境温度远高于地表温度，最高温度可达150度以上，现有的电机驱动器无法胜任高温环境，因此，需要设计一款耐高温电机脉冲控制器来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐高温电机脉冲控制器，该控制器可以长期稳定的工作在155度。通过预设速度或者实时通讯控制，电机脉冲控制器可以产生不同占空比的PWM信号，控制三相全桥功率输出电路不同电平信号。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种耐高温电机脉冲控制器，包括主控模块、霍尔处理模块、转换模块和输出模块；所述主控模块由高速DSP芯片以及***电路组成，所述DSP芯片内设有时钟处理电路，通过DSP芯片可高速采集电压、电流、霍尔信号；所述霍尔处理模块包括霍尔传感器，通过霍尔传感器对霍尔信号进行预处理、滤波，然后送主控模块；所述转换模块包括DCDC模块和LDO芯片，通过DCDC模块将高电源转换成低电压，在通过LDO芯片稳压转化成低电平；所述输出模块包括DSP处理器，通过DSP处理器控制PWM信号输出。
优选地，所述主控模块内设有单片机、主控电路，所述主控电路内设有控制电路和栅极驱动电路。
优选地，所述时钟处理电路中的时钟可倍频至150MHz。
优选地，所述单片机型号为STM32F103ZET6。
优选地，所述转换模块内设有+24V电源。
与现有的技术相比，本装置的优点在于：
1、与现有技术相比，本控制器可以接收上位机控制命令，根据命令产生电机控制信息，且通过采集电机霍尔信号，处理并产生电机位置信息，同时可以采集电机供电电压、电流信号，产生电机状态信息并监测过流、欠压状态根据控制信息、电机位置信息以及状态信息，通过PID控制产生换向驱动PWM脉冲信号电路可稳定工作于155℃。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种耐高温电机脉冲控制器的模块流程图；
图2为DCDC开关电源模块的接线示意图；
图3为LDO线性稳压模块的接线示意图；
图4为霍尔传感器供电电路的接线示意图；
图5霍尔传感器信号处理电路的接线示意图；
图6为电压\电流采用处理电路的接线示意图；
图7为DSP及其***电路的接线示意图；
图8软件PID处理流程的接线示意图；
图9为接线引脚图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-图9，一种耐高温电机脉冲控制器，包括主控模块、霍尔处理模块、转换模块和输出模块；主控模块由高速DSP芯片以及***电路组成，DSP芯片内设有时钟处理电路，时钟处理电路中的时钟可倍频至150MHz，DSP芯片内置ADC转换功能，可高速采集电压、电流、霍尔信号；芯片指令执行时间短，速度快，可快速处理控制命令、位置、状态信息，并通过PID调节的方式产生PWM信号，主控模块内设有单片机、主控电路，单片机型号为STM32F103ZET6，主控电路内设有控制电路和栅极驱动电路；
其中，霍尔处理模块包括霍尔传感器，霍尔处理模块内设有霍尔传感电路，给霍尔传感器提供电源以及对霍尔信号进行预处理、滤波，然后送主控电路。
其中，转换模块主要作用是对电机的电压、电流信号进行取样、滤波、放大、限幅等处理，将处理后的电流信号送至控制电路以及栅极驱动电路，进行过来保护监测。
其中转换模块包括DCDC模块和LDO芯片，转换模块内设有+24V电源，转换模块可以将+24V电源转换成控制电路所需的低压电源，利用DCDC模块和LDO芯片，采用高温DCDC转换与LDO电平转换结合的方式，先通过高效率的DCDC模块将高电源转换为低电压，然后再通过低压差LDO芯片稳压转化出单片机需要的低电平，兼顾效率以及低纹波，保证电路性能稳定，经过LDO芯片线性稳压后，无需很大的储能电容即可保证电源纹波小于10mV，且无DCDC开关管切换时产生的毛刺，保证单片机稳定工作。
其中，输出模块包括DSP处理器，通过DSP处理器控制PWM信号输出。
其中，主控电路接收到上位机的速度设定指令后，根据采集到的位置信息、电压电流信息，通过速度PID控制产生电机换向需要的控制信号。控制信号是TTL电平信号，含有三相全桥换向模块需要的3路高端控制电平以及三路低端控制电平。
其中，脉冲控制器电路板布线时严格进行高低压分开设计，通过大面积覆铜、开窗的方式将热量高热导率的传输到电路板底面，然后通过绝缘、高热度的硅胶垫与仪器骨架紧密连接，通过铝合金骨架整体散热，保证仪器在高温下无热堆积、无高温差。
以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种耐高温电机脉冲控制器，其特征在于：包括主控模块、霍尔处理模块、转换模块和输出模块；
所述主控模块由高速DSP芯片以及***电路组成，所述DSP芯片内设有时钟处理电路，通过DSP芯片可高速采集电压、电流、霍尔信号；
所述霍尔处理模块包括霍尔传感器，通过霍尔传感器对霍尔信号进行预处理、滤波，然后送主控模块；
所述转换模块包括DCDC模块和LDO芯片，通过DCDC模块将高电源转换成低电压，在通过LDO芯片稳压转化成低电平；
所述输出模块包括DSP处理器，通过DSP处理器控制PWM信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温电机脉冲控制器，其特征在于：所述主控模块内设有单片机、主控电路，所述主控电路内设有控制电路和栅极驱动电路。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温电机脉冲控制器，其特征在于：所述时钟处理电路中的时钟可倍频至150MHz。
4.根据权利要求2所述的一种耐高温电机脉冲控制器，其特征在于：所述单片机型号为STM32F103ZET6。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温电机脉冲控制器，其特征在于：所述转换模块内设有+24V电源。
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