[实用新型]一种直流无刷电机控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制器，具体涉及一种直流无刷电机控制器。

背景技术

永磁无刷直流电机是随着半导体电子技术发展而出现的新型机电一体化电机，它是现代电子技术(包括电力电子、微电子技术)、控制理论和电机技术相结合的产物。永磁无刷直流电机以其高效率、高转矩、电子换向、体积小、性能可靠、寿命长等优点，广泛应用于各种类型电动汽车的驱动系统之中。目前制约电动汽车发展的因素有很多，除了动力电池、电机外，高性能的电机控制器也是其中一个重要原因。早期的永磁无刷直流电机控制器硬件设计采用专用的BLDC电机控制芯片，典型应用为Motorlora公司研制的MC33035。专用电机控制芯片的出现，给永磁无刷直流电机控制器的设计带来了一定的便利，减弱了硬件电路的复杂程度，降低了硬件成本。近些年来随着单片机的高速发展，高性能的MCU逐渐得到普及应用。目前大多数永磁无刷直流电机控制器的设计都采用单片机做为系统的控制核心，结合单片机自身强大的外设能力，极大的提高了电机控制器的控制性能。

发明内容

本实用新型的在于克服现有技术不足而提供一种结构简单、运行可靠、维护方便的直流无刷电机控制器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案。一种直流无刷电机控制器，包括直流电源、过流保护电路、RS485通信线路、温度传感器、三相功率逆变桥、功率MOSFET驱动电路、AVR单片机、霍尔位置采集线路、BLDC电机，其特征在于：功率MOSFET驱动电路连接三相功率逆变桥、AVR单片机；三相功率逆变桥连接直流电源、BLDC电机；过流保护电路连接直流电源、AVR单片机；AVR单片机连接RS485通信线路、温度传感器、霍尔位置采集线路；霍尔位置采集线路与BLDC电机连接。

三相功率逆变桥采用可靠的大功率MOSFET高频设计，实现无噪声操作，可以减少电机和电瓶的损耗；

直流电源的设计采用电流采集控制技术，可以解决现有的控制器电流过大，易烧坏的问题；

温度传感器，使控制器在过载运行时，有效地保护控制器；

过流保护电路及低温保护功能，可延长电瓶的使用寿命；

过流保护功能，堵转保护功能，可有效地保护直流电机。

本专利控制器采用独有的整体结构设计，装配方便，可实现对电机的精确控制，且抗干扰能力强；保护功能完善，适合各种车型的纯电动汽车、轻度混合型电动车、重混合型电动车等。

在永磁无刷直流电机中，霍尔位置传感器探测转子旋转磁场的位置。微处理器通过采集霍尔位置信号进行逻辑处理，决定三相功率逆变桥的开关次序。电机中的霍尔位置传感器的输出形式为开漏输出，想要获得准确的霍尔位置信号，控制器对应的信号采集电路必须设计上拉电阻。同时为了防止无刷直流电机线圈中的强磁场和MOSFET驱动电路中高频PWM信号的电磁干扰，霍尔位置信号采集电路应设计低通RC滤波器进行保护。

功率MOSFET驱动电路的主要功能是控制三相功率逆变桥高低端MOSFET的开关动作。为了实现MOSFET在高频PWM信号调制下的正常开关，驱动电路必须满足响应速度快、驱动电流大、抗干扰性强等特点。本设计主要采用IR公司生产的MOSFET专用高低端驱动芯片IR2010来满足设计需求。AVR单片机输出的驱动信号分别控制IR2010芯片的HIN、LIN和SD端口，控制高低端MOSFET的导通和关断。根据电机霍尔位置信号，AVR单片机会输出对应的驱动信号到三片IR2010芯片，控制三相功率逆变桥的有序开启，实现对电机正反转和转速控制。

为了便于电机控制器软件设计时进行数据调试和故障诊断，利用AVR单片机内置的USART(通用同步/异步串行接收/发送器)，结合MAX485通信芯片实现了串行通信功能。RS485通信接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好，传输距离远。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图

具体实施方式：

一种直流无刷电机控制器，包括直流电源、过流保护电路、RS485通信线路、温度传感器、三相功率逆变桥、功率MOSFET驱动电路、AVR单片机、霍尔位置采集线路、BLDC电机，其特征在于：功率MOSFET驱动电路连接三相功率逆变桥、AVR单片机；三相功率逆变桥连接直流电源、BLDC电机；过流保护电路连接直流电源、AVR单片机；AVR单片机连接RS485通信线路、温度传感器、霍尔位置采集线路；霍尔位置采集线路与BLDC电机连接。

三相功率逆变桥采用可靠的大功率MOSFET高频设计，实现无噪声操作，可以减少电机和电瓶的损耗；