一种基于单片机的电机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种基于单片机的电机控制系统。
【背景技术】
[0002]随着无刷直流电机的研发技术和电机控制系统性能的不断提高，无刷直流电机控制系统已经广泛应用于计算机系统、工业自动化、交通运输及家用电器等领域。近年来，电机的控制系统也发生了根本性的变化，以单片机、DSP等微处理器为核心的数字系统，逐步取代模拟系统的主导地位。DSP作为微处理器，处理速度快，资源丰富，价格也相对较高，适用于高端控制系统的应用开发，而对于低端市场则价格较高，但普通单片机又不能满足足够的运算能力，所以基于单片机的无刷直流电机的控制系统较少。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型主要解决的技术问题是:提供一种基于单片机的电机控制系统，采用电机专用的单片机进行智能控制，满足了控制精度，保证了数据处理的高速性，采用脉冲宽度调制信号进行调速，降低了单片机的工作负担。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种基于单片机的电机控制系统，包括整流电路、逆变电路、电流检测电路、电机、转子检测电路、功率板接口电路、光电隔离电路、驱动电路、单片机、信号指示电路、信号调理电路、通信接口电路和电源保护电路，采用电机专用的单片机进行智能控制，满足了控制精度，保证了数据处理的高速性，采用脉冲宽度调制信号进行调速，降低了单片机的工作负担。
[0005]逆变电路一端与整流电路相连，另一端与电流检测电路相连，整流电路将交流电转变为直流电并将直流电输出，逆变电路将直流电转变为交流电以为电机供电，电流检测电路对输入电流的大小进行检测。转子检测电路一端与电机相连，另一端与功率板接口电路相连，转子检测电路测得电机转子的位置信号和相电流信号并将信号传递至功率板接口电路。功率板接口电路上连接有光电隔离电路和单片机，功率板接口电路接收电机转速信号，功率板接口电路接收单片机的速度控制信号并控制电机的转速。光电隔离电路输出端与驱动电路相连，光电隔离电路将单片机输出的控制信号和整流电路输出的功率信号进行隔离，驱动电路增大控制信号的驱动力。信号调理电路与单片机相连，信号调理电路将来自功率板接口电路的功率信号进行调理后传输至单片机。信号指示电路与单片机相连，信号指示电路用来指示单片机当前工作状态。单片机接收信号并对信号进行处理后输出控制信号，控制电机的工作状态。通信接口电路与单片机相连，通信接口电路令单片机具备与上位机进行信号传输的能力。电源保护电路与单片机相连，电源保护电路限制单片机输入电流的大小，维持电压平稳，并对电流进行滤波处理，输出平稳的电流信号。
[0006]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的电机控制系统所述的整流电路输入220V市电，对市电进行滤波处理，以滤除交流电中的差模干扰和工频电压。
[0007]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的电机控制系统所述的驱动电路和逆变电路组成了逆变单元，逆变单元由集成化的智能功率模块构成。
[0008]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的电机控制系统所述的智能功率模块选用飞兆半导体有限公司生产的智能功率模块，其型号为FSAM20SH60A。
[0009]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的电机控制系统所述的单片机选用日电中国有限公司生产的单片机，其型号为UPD78F1213。
[0010]本实用新型一种基于单片机的电机控制系统的有益效果为:
[0011]a.采用专用专用单片机进行控制，满足了控制要求；
[0012]b.降低了控制成本；
[0013]c.单片机处理负担较小。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一种基于单片机的电机控制系统的系统框图。
【具体实施方式】
[0015]在图1中，本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种基于单片机的电机控制系统，包括整流电路、逆变电路、电流检测电路、电机、转子检测电路、功率板接口电路、光电隔离电路、驱动电路、单片机、信号指示电路、信号调理电路、通信接口电路和电源保护电路，采用电机专用的单片机进行智能控制，满足了控制精度，保证了数据处理的高速性，采用脉冲宽度调制信号进行调速，降低了单片机的工作负担。
[0016]逆变电路一端与整流电路相连，另一端与电流检测电路相连，整流电路将交流电转变为直流电并将直流电输出，逆变电路将直流电转变为交流电以为电机供电，电流检测电路对输入电流的大小进行检测。市电中含有较多的工频分量电压，整流电路输入220V市电，对市电进行滤波处理，以滤除交流电中的差模干扰和工频电压。整流后的直流电流经过逆变电路处理后输出交流电流至电机。
[0017]转子检测电路一端与电机相连，另一端与功率板接口电路相连，转子检测电路测得电机转子的位置信号和相电流信号并将信号传递至功率板接口电路。无刷直流电机没有电刷，因此需要获得转子磁钢的位置来决定三相逆变单元的导通顺序，按照转子位置获取的方式可以将无刷直流电机分为有位置传感器控制和无位置传感器控制两种方式。利用位置传感器进行测定转子位置虽然精度较高，但是在一些特殊场合不能用，而利用转子检测电路进行转子位置检测，不仅缩减了成本，也扩大了适用范围。
[0018]功率板接口电路上连接有光电隔离电路和单片机，功率板接口电路接收电机转速信号，功率板接口电路接收单片机的速度控制信号并控制电机的转速。转子位置信号和相电流信号直接通过功率板接口电路传入单片机，功率板接口电路将来自单片机的脉冲宽度调制信号通过光电隔离电路传递给逆变单元的驱动电路。
[0019]光电隔离电路输出端与驱动电路相连，光电隔离电路将单片机输出的控制信号和整流电路输出的功率信号进行隔离，驱动电路增大控制信号的驱动力。驱动电路和逆变电路组成了逆变单元，逆变单元由集成化的智能功率模块构成。智能功率模块选用飞兆半导体有限公司生产的智能功率模块，其型号为FSAM20SH60A。智能功率模块内集成了 6只IGBT，组成三相桥式结构。IGBT综合了功率MOSFET和电力晶体管GTR的优点，具有输入阻抗高、开关速度快、输出阻抗低等优点，同时耐压值和功率容量都有所提高。且智能功率模块内的驱动电路集成度尚，工作稳定，性能完善。
[0020]信号调理电路与单片机相连，信号调理电路将来自功率板接口电路的功率信号进行调理后传输至单片机。信号指示电路与单片机相连，信号指示电路用来指示单片机当前工作状态。
[0021]单片机接收信号并对信号进行处理后输出控制信号，控制电机的工作状态。单片机选用日电中国有限公司生产的单片机，其型号为UPD78F1213。该型单片机具备6路脉冲宽度调制信号输出端口，用于功率板的逆变单元。具有多路的模数转换和数模转换端口，用以完成对电机相电流的采样。由于控制电路外围信号较多，单片机具有较多的I/O接口以满足多路外围信号的输入输出需求。单片机具有较高的运算速度，为信号的反馈获得较好的实时效果。
[0022]通信接口电路与单片机相连，通信接口电路令单片机具备与上位机进行信号传输的能力。电源保护电路与单片机相连，电源保护电路限制单片机输入电流的大小，维持电压平稳，并对电流进行滤波处理，输出平稳的电流信号。
[0023]当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于单片机的电机控制系统，包括整流电路、逆变电路、电流检测电路、电机、转子检测电路、功率板接口电路、光电隔离电路、驱动电路、单片机、信号指示电路、信号调理电路、通信接口电路和电源保护电路，其特征在于:逆变电路一端与整流电路相连，另一端与电流检测电路相连，整流电路将交流电转变为直流电并将直流电输出，逆变电路将直流电转变为交流电以为电机供电，电流检测电路对输入电流的大小进行检测；转子检测电路一端与电机相连，另一端与功率板接口电路相连，转子检测电路测得电机转子的位置信号和相电流信号并将信号传递至功率板接口电路；功率板接口电路上连接有光电隔离电路和单片机，功率板接口电路接收电机转速信号，功率板接口电路接收单片机的速度控制信号并控制电机的转速；光电隔离电路输出端与驱动电路相连，光电隔离电路将单片机输出的控制信号和整流电路输出的功率信号进行隔离，驱动电路增大控制信号的驱动力；信号调理电路与单片机相连，信号调理电路将来自功率板接口电路的功率信号进行调理后传输至单片机；信号指示电路与单片机相连，信号指示电路用来指示单片机当前工作状态；单片机接收信号并对信号进行处理后输出控制信号，控制电机的工作状态；通信接口电路与单片机相连，通信接口电路令单片机具备与上位机进行信号传输的能力；电源保护电路与单片机相连，电源保护电路限制单片机输入电流的大小，维持电压平稳，并对电流进行滤波处理，输出平稳的电流信号。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电机控制系统，其特征在于:所述整流电路输入220V市电，对市电进行滤波处理，以滤除交流电中的差模干扰和工频电压。3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电机控制系统，其特征在于:所述驱动电路和逆变电路组成了逆变单元，逆变单元由集成化的智能功率模块构成。4.根据权利要求3所述的一种基于单片机的电机控制系统，其特征在于:所述智能功率模块选用飞兆半导体有限公司生产的智能功率模块，其型号为FSAM20SH60A。5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电机控制系统，其特征在于:所述单片机选用日电中国有限公司生产的单片机，其型号为UPD78F1213。
【专利摘要】本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种基于单片机的电机控制系统，采用电机专用的单片机进行智能控制，满足了控制精度，保证了数据处理的高速性，采用脉冲宽度调制信号进行调速，降低了单片机的工作负担。整流电路将交流电转变为直流电并将直流电输出，逆变电路将直流电转变为交流电以为电机供电。转子检测电路测得电机转子的位置信号和相电流信号。功率板接口电路接收电机转速信号，功率板接口电路接收单片机的速度控制信号并控制电机的转速。驱动电路增大控制信号的驱动力。信号调理电路将来自功率板接口电路的功率信号进行调理后传输至单片机。单片机接收信号并对信号进行处理后输出控制信号，控制电机的工作状态。
【IPC分类】H02P6/08
【公开号】CN204967680
【申请号】CN201520748352
【发明人】廖国军, 冉成, 周彬, 马海天, 黎胜国, 郑权
【申请人】廖国军
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月22日