[实用新型]一种驱动双绕组无刷直流电机的控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子领域，更具体地说，本实用新型涉及应用于一种驱动双绕组无刷直流电机的控制器。

背景技术

无刷直流电机(BLDC，Brushless DC Motor)比传统带电刷的直流电机有很多优点，所以近些年来应用越来越广泛，但是，对于这种永磁直流电机来说，功率做大非常不容易，一方面是因为电机的原理、结构特性决定，另一方面，功率大对控制器的要求也会提高，尤其是对功率管的电流要求很高。同时，功率变大后，控制器也面临着发热、过载等严峻的考验。

为了解决上面的问题，一种多绕组电机被设计出来，可以把整体功率分散到多个绕组上去，降低每个绕组的功率，同时也降低对每个绕组的驱动电路的功率要求，在不增加单个控制器的功率的情况下，成倍增加电机的驱动能力。这种新型无刷直流电机有很多优点，主要包括：1)负载均衡，降低控制器的设计难度和生产成本；2)绕组互相备份，提高系统的可靠性，预防单点故障。

本实用新型就是针对此类多绕组电机设计的控制器，具体实现是按照双绕组进行，但是并不限于双绕组，可以按照同样的原理扩展到更多绕组。

发明内容

本实用新型的主要目的是实现一种可以驱动双绕组的无刷直流电机的控制器，具有两套驱动电路，分别驱动双绕组电机的两套线圈，两套驱动电路同步驱动，各负担一半驱动功率。任何一套驱动电路都包括信号生成模块、电平转换模块、功率驱动模块、电机转子位置检测电路和限流保护模块。两套驱动电路的驱动信号都是PWM脉宽调制信号，并且是同步的，同步的概念为：所有的PWM信号的周期都相同，且PWM的计数起始时间相同，同时启动、同时关闭。驱动电路的PWM信号都是SPWM，即三相正弦脉宽调制信号。微处理器可以同时产生2套SPWM信号。电机的转子位置检测电路，可以通过线性霍尔器件，也可以通过光电编码器。两套功率驱动模块都具有各自的过流保护电路，当电流超过最大值时，通过硬件强制停止驱动电路的输出，达到保护电路和电机的目的。每套功率驱动模块都具有一个继电器，继电器 通电时，电机的驱动线圈组成星形连接；继电器断电时，电机的三相驱动线圈断开连接，各自独立。MCU可以控制输出信号，来选择任何一个驱动电路单独工作驱动电机转动，也可以选择两套驱动电路协同工作驱动电机转动。

控制器的两个通道分别驱动电机的一套绕组，实现双绕组同步驱动，每个控制器各负担一半功率；同时，两个通道同时工作，互相备份，如果有其中一个控制器烧毁，另一个控制可以继续工作保持电机旋转，防止电机的意外停机，最大可能防止因为电机停转产生的故障。

为了实现以上目的，本实用新型提供一种驱动双绕组无刷直流电机的控制器，硬件包括接插件，PCB电路板，PWM驱动模块，继电器驱动模块，电源模块，功率场效应管，微处理器(MCU)。MCU运行相应的控制软件。

所述的接插件包括：电源输入插座、电机霍尔器件插头(u，v，w，2套)、电机相线插头(U，V，W，2套)，速度调节电位器插座。

所述的PCB电路板承载了所有的电子器件、接插件和部件。

所述的PWM驱动模块是一种电平转换电路，将MCU输出的TTL电平PWM信号转换为可以驱动功率场效应管的信号，该电路可以使用分立器件实现，也可以采用专用IC实现。

所述的继电器驱动模块驱动两个继电器，每个继电器通电时，相应的电机的驱动线圈组成星形连接；继电器断电时，电机的三相驱动线圈断开连接，各自独立，这种设计可以保证在两套控制器其中一个出现故障短路时，不会变成负载。

所述的电源模块是用来将电池输入的高电压转换为低压直流电，为MCU和其它低压器件供电，输入的电压一般为24V，36V，48V或者72V，输出电压一般为3.3V，5V，12V。

所述的功率场效应管一般为N沟道MOSFET。

所述的微处理器一般为单片机或者ARM等嵌入式处理器，这些处理器一般都拥有专用的PWM生成模块，或者专用的过流保护硬件。

本实用新型的优点在于：

1)两套驱动电路，分别驱动双绕组电机的两套线圈，两套驱动电路同步驱动，各负担一半驱动功率；

2)两套控制器任何一个出故障，都可以靠另一套控制器保持工作，提高整个系统的可靠性；

3)每套电路都具有一个继电器，继电器通电时，电机的驱动线圈组成星形连接；继电器断电时，电机的三相驱动线圈断开连接。

附图说明

图1是现有技术的一种简单设计。

图2是本实用新型的设计。

图3是本实用新型的PWM驱动模块的设计。