[发明专利]一种通用无刷电机电流闭环控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于伺服控制领域，具体涉及一种通用无刷电机电流闭环控制系统及控制方法。

背景技术

永磁无刷直流电机是近年来随着电力电子技术、控制技术和新型永磁材料的发展而迅速发展起来的一种新型机电一体化电机。它既具有交流电动机结构简单、运行可靠、维修方便等优点,又有直流电机优良的调速性能。目前在调速和伺服系统中,得到了广泛的应用。

MSK公司的ir4361模块是一个通用的无刷直流电机控制模块，特点是接口简单，使用方便，保护功能完善，在很多伺服系统工程(特别是国防领域)中得到了广泛的应用。如果能设计出相似的产品，不仅可以使的工程设计更加自主灵活，还可以节省成本。

驱动无刷电机和驱动直流电机相比较，直流电机的控制相对简单，而无刷电机由于其控制方式相对复杂。

在伺服系统控制设计中，内环的性能决定着外环的精度，也就是说在三环控制系统中，电流环的性能是极其重要的。如果能设计出一个通用性的无刷电机电流闭环模块，而外环则根据不同的的机械特性来独立设计，这样既可以满足不同系统的通用性，又可以简化了无刷电机的伺服系统设计，提高设计周期。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种通用无刷电机电流闭环控制系统及控制方法。

技术方案

一种通用无刷电机电流闭环控制系统，包括连接于无刷电机母线的母线电流过流保护电路、母线电压过压保护电路、位于无刷电机三相的三个霍尔传感器和六个功率MOS电路；其特征在于还包括模拟PI调节环节电路、UC3637模块电路、CPLD信号解算模块电路、IR2132电路和；电流误差比较器的输入连接无刷电机母线，将采样的母线电流与给定电流信号比较做差输入模拟PI调节环节电路，模拟PI调节环节电路输出与UC3637模块电路连接，UC3637根据电流误差输出一对占空比可调的差分PWM信号；UC3637模块电路的输出与CPLD信号解算模块电路连接，CPLD信号解算模块电路的输入端还与三个霍尔传感器、母线电流过流保护电路、母线电压过压保护电路和温度传感器的输出相连接；上述各信号经过CPLD信号解算模块电路的解算，解算结果通过连接的IR2132电路控制六个功率MOS电路的关断，六个功率MOS电路的关断控制无刷电机电流。

一种利用所述通用无刷电机电流闭环控制系统进行闭环控制的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将基于电机母线电流调理后的反馈电流Uf与基于外部电流的单端信号Uc做差，得到电流误差Ud＝Uc-Uf；

步骤2：将电流误差Ud＝Uc-Uf输入至UC3637模块电路，UC3637根据电流误差Ud的极性和幅值输出一对占空比可调的差分PWM信号PWMA和PWMB；

步骤3：信号PWMB与三个霍尔传感器信号、母线电流过流保护信号、母线电压过压保护信号和温度传感信号同时输入CPLD信号解算模块，进行逻辑处理如下：

步骤a：当输入CPLD的母线电压过压保护信号为母线过压信号且有效时，CPLD做出执行电机刹车操作，Q1、Q3和Q5三个MOS管关闭，Q2、Q4、Q6和Q7四个MOS管打开，直到检测到母线未过压，执行下一步；

步骤b：当输入CPLD的母线电流过流保护信号为母线电流大于30A时，CPLD做出执行关闭驱动操作，Q1～Q7七个MOS管关闭，除非系统重新上电，否则再不执行任何操作；

步骤c：当输入CPLD的母线电流过流保护信号为母线电流大于15A时，执行关闭驱动操作，Q1～Q7七个MOS管关闭，直到检测到母线电流未过流，执行下一步；

步骤d：当输入CPLD的温度传感信号为温度保护信号，执行关闭驱动操作，Q1～Q7七个MOS管关闭，直到检测到温度正常，执行下一步；

步骤e：当输入CPLD的IR2132故障保护信号时且故障连续发生次数小于5次时，IR2132输入全高，IR2132复位后，执行步骤f；故障连续发生次数大于等于5次时，执行关闭驱动操作，Q1～Q7七个MOS管关闭，除非系统重新上电，否则再不执行任何操作；

步骤f：当所有的故障都未发生，则将UC3637输出的两相驱动信号PWMA，PWMB转化为直流无刷电机可用的三相驱动信号；转化的相序关系为表1：

表1两相/三相驱动转换

其中：Q1～Q7为低有效。

有益效果