[实用新型]一种全数字化的电动摩托车用无刷直流电机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全数字化电动摩托车用无刷直流电机控制系统。 

背景技术

传统的电动摩托车电机控制系统主要由模拟器件构成，由于模拟系统存在着器件易于老化，器件随温度变化造成参数漂移，系统可靠性下降及系统升级困难等缺点。伴随着计算机技术的发展，电动摩托车电机控制器正从模拟走向数字。而目前的全数字化的电动摩托车电机控制系统的故障保护主要由外部中断子程序的软件方式来完成，而摩托车运行速度快，加速、减速频繁，很容易引起软件程序跑飞，所以这种全数字化的控制系统可靠性、安全性都需要进一步提高。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种与现有技术相比系统最小、实时性最强的全数字化电动摩托车用无刷直流电机控制系统方案，系统采用三种故障保护措施，确保运行安全、可靠。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案： 

一种全数字化电动摩托车用无刷直流电机控制系统，包括主控电路U1、智能功率电路U2、故障封闭电路U9-U10、光电隔离电路U3-U8、比较电路AR1、反馈电流整定电路U14、故障锁存电路U11，其特征在于所述主控电路U1的6路PWM输出信号首先通过故障封闭电路U9-U10，然后再通过光电隔离电路U3-U8，最后再和智能功率电路U2相连。 

比较电路AR1输出的过流故障信号同时连到与门电路U12的2脚和故障锁存电路U11的1脚；反馈电流整定电路U14的输入信号来自智能功率电路U2的20脚，输出信号连接主控电路U1的110脚。 

主控电路U1的6路PWM信号分别和6个与门电路U9-1、U9-2、U9-3、U10-1、U10-2、U10-3的2脚相连；光电隔离电路U3-U8的6路输出信号分别和智能功率电路U2的13、14、15、16、17、18脚相连。 

故障锁存电路U11的4脚分别和6个与门电路U9-1、U9-2、U9-3、U10-1、U10-2、U10-3的1脚相连，故障锁存电路U11的2脚和主控电路U1的133脚相连。 

反馈电流整定电路U14是由4个运算放大器AD713串联而成。 

本控制系统的数字控制部分选用TMS320LF2407A作为主控制器，功率部分选用智能功率模块IRAMY20UP60B，系统还选用了PC817来完成信号隔离，选用LM393、RS触发器、74S08等共同来协助完成故障的检测、锁存和保护。本系统最大的优点是系统在不改变硬件 的前提下，参数调整方便、控制精度高、更改控制策略灵活。 

附图说明

图1是本实用新型的电路框图。 

图2是本实用新型的电路原理图。 

图3是本实用新型的控制策略图。 

具体实施方式

系统原理框图如图1所示，主要包括数字控制部分DSP、PWM封锁电路、隔离电路、智能功率电路、故障锁存电路和电机本体。数字控制部分选用TMS320LF2407A，智能功率部分选用IRAMY20UP60B，永磁电机本体的定子为三相Y联结，逆变桥电路工作在全控桥两两通电方式。 

本系统采用PWM方式实现对无刷直流电机的控制。控制由转速环和电流环双闭环组成，控制策略如图3所示，从而有效地提高了无刷直流电机的控制精度。 

本实用新型的具体电路原理图如图2所示，通过电位器R4来调整电机转速，通过状态开关S2、S3、S4来控制电机正转、反转和制动。 

U1事件管理器的CAP捕获单元把电机转子位置传感器输出的脉冲信号送入DSP作为转子位置和速度的反馈信号。当任意一相转子位置信号发生变化时，产生中断，在中断处理程序中相应地改变动作控制寄存器ACTRA中各位的值，进而实现PWM输出信号的改变，决定逆变桥的工作状态，实现电机换相。在电机转子每个旋转周期内霍尔位置传感器会产生六个交变信号，由于霍尔位置传感器相对电机位置是固定的，也就是两交变信号之间的相位差是不变的，即Δθ不变，因此只要算出两次信号交变的时间差ΔT，就可以由Δθ/ΔT得到电机实际速度值。根据给定的速度信号，DSP产生一定的PWM，通过调整PWM脉宽控制功率管的开关时间，实现对无刷直流电机速度的控制。反馈电流由智能功率模块给出，通过U14对反馈电流进行电流整定，并由TMS320LF2407A自带的A/D进行采样，由TMS320LF2407A根据电流采样值来调整PWM波的占空比，从而改变相电流幅值。