一种汽车同步电机的控制电路的制作方法

本实用新型属于电机，尤其涉及一种汽车同步电机的控制电路。

背景技术：

同步电机可分同步发电机、同步电动机和同步补偿机。在现代电力系统中，几乎所有的电能是由同步发电机生产的；同步电动机应用于大型生产机械的拖动系统中，随着电力电子技术和计算机控制技术的不断发展，变频调速在同步电动机的调速系统中的实现，使同步电动机的应用场合大为扩大；同步补偿机则是空载运行的同步电动机，用以改善电网的功率因数。

与直流机、异步电动机一样，同步电动机也是由定子和转子两大部分组成。同步电动机的定子与异步电动机的定子结构基本相同，由机座、定子铁芯、电枢绕组等组成；大型同步电动机，由于尺寸太大，硅钢片常制成扇形，然后对成圆形；同步电动机的转子由磁极、转轴、阻尼绕组、滑环、电刷等组成，在电刷和滑环通入直流电励磁，产生固定磁极。

根据容量大小和转速高低转子结构分凸极和隐极两种；凸极特点：气隙不均匀，有明显的磁极，转子铁芯短粗，适用于转速低于1000r/min，极对数p≥3的电动机；隐极特点：气隙均匀，无明显的磁极，转子铁芯长细，适用于转速高于1500r/min，极对数p≤2的电动机。故现有的汽车电动机，不能同时实现凸极和隐极的优点，故在使用过程中，很大程度上限制了车速；另外，现有技术中，当电机高速运行时，转子的旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度不一致，故影响电机的稳定性。

技术实现要素：

为解决上述缺陷，本实用新型提出一种汽车同步电机的控制电路，其电路结构简单，其响应速度快，能实时对车速进行监控和调整，汽车同步电机的稳定性强。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型公开一种汽车同步电机的控制电路，其包括供电电路及与供电电路连接的驱动电路、调速控制电路、自锁电路、速度检测电路、激励电路、轴角转换电路；调速控制电路、速度检测电路、自锁电路均连接至汽车同步电机的转子；速度检测电路与调速控制电路连接；激励电路、轴角转换电路均连接至汽车同步电机的定子；且激励电路、轴角转换电路均与调速控制电路连接；调速控制电路包括芯片NE555、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、固态继电器KN、电位器RP、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、双向二极管VTH和稳压二极管VS；芯片NE555的第一接脚连接至电源的负极、电容C2的一端、电容C1的一端、稳压二极管VS的一端；芯片NE555的第二接脚、第六接脚均连接至电阻R4的一端、电容C2的另一端；芯片NE555的第三接脚连接至电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接至固态继电器KN的正极；芯片NE555的第四接脚、第八接脚均连接至二极管VD3的一端、电阻R2的一端、电容C1的另一端、稳压二极管VS的另一端；芯片NE555的第七接脚连接至电阻R3的一端、电阻R2的另一端、二极管VD1的一端；电阻R3的另一端连接至二极管VD2的一端；二极管VD2的另一端连接至电位器RP的第一固定端；二极管VD1的另一端连接至电位器RP的第二固定端；电阻R4的另一端连接至电位器RP的动触点；二极管VD3的另一端连接至电阻R1的一端、电容C3的一端；电阻R1的另一端连接至汽车同步电机的一端；汽车同步电机的另一端连接至双向二极管VTH的一端；双向二极管VTH的另一端连接至电源的负极；电容C3的另一端连接至电源的正极；电阻R5的一端连接至固态继电器KN的第一交流输入端，其另一端连接至电源的负极；固态继电器KN的负极、第二交流输入端均连接至电源的负极。

其中，速度检测电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、光电耦合器U1、三极管Q1和供电电源PS；电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端均连接至电源的正极；电阻R1的另一端连接至光电耦合器U1的第一接脚；光电耦合器U1的第四接脚连接至电阻R2的另一端、电阻R4的一端；电阻R4的另一端连接至三极管Q1的基极；三极管Q1的集电极连接至电阻R3的另一端、供电电源PS的第一接脚；光电耦合器U1的第二接脚、第三接脚、三极管Q1的发射极、供电电源PS的第二接脚均接地。

其中，自锁电路包括停止按钮SB1、启动按钮SB2、隔离开关QS、接触器KM1、交流接触器KM2、热继电器FR1、热继电器FR2、熔断器FU1、熔断器FU2、熔断器FV1、熔断器FV2和熔断器FW1；交流接触器KM2包括交流接触器KMU3、交流接触器KMV3和交流接触器KMW3；隔离开关QS包括隔离开关QS1、隔离开关QS2和隔离开关QS3；汽车电动机的进线接线三相电源分别连接至热继电器FR1的一端，热继电器FR1的另一端分别连接至交流接触器KMU3、交流接触器KMV3、交流接触器KMW3的一端；交流接触器KMU3的另一端连接至熔断器FU1的一端、熔断器FU2的一端；交流接触器KMV3的另一端连接至熔断器FV1的一端、熔断器FV2的一端；交流接触器KMW3的另一端连接至熔断器FW1的一端；熔断器FU1的另一端通过隔离开关QS1连接至相线L1；熔断器FV1的另一端通过隔离开关QS2连接至相线L2；熔断器FW1的另一端通过隔离开关QS3连接至相线L3；熔断器FU2的另一端连接至热继电器FR2的一端；热继电器FR2的另一端连接至停止按钮SB1的一端；停止按钮SB1的另一端连接至启动按钮SB2的一端、接触器KM1的一端；启动按钮SB2的另一端、接触器KM1的另一端均连接至熔断器FV2的另一端。

其中，供电电路包括芯片LM2940、电容C4、电容C5、二极管D1、电阻R7、跳线连接器JP5和发光二极管LED1；芯片LM2940的第一接脚连接至电容C1的一端、跳线连接器JP5的第二接脚；芯片LM2940的第三接脚连接至电阻R7的一端、电容C2的一端；电阻R7的另一端连接至二极管D1的一端；芯片LM2940的第二接脚、跳线连接器JP5的第一接脚、电容C1的另一端、电容C2的另一端、二极管D1的另一端均接地。

其中，汽车同步电机的控制电路进一步包括过压保护电路，过压保护电路连接至电源电路、驱动电路。

其中，激励电路包括电阻R0、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电位器R5、二极管D2、二极管D3、电容C0、电容C6和运算放大器OPA544；运算放大器OPA544的第一接脚连接至电阻R0的一端、电容C6的一端、电阻R12的一端；运算放大器OPA544的第二接脚连接至电阻R13的一端、电阻R14的一端、电阻R15的一端；运算放大器OPA544的第三接脚连接至电源的负极；运算放大器OPA544的第五接脚连接至电源的正极；电容C6的另一端、电阻R12的另一端、电阻R13的另一端均接地；电阻R0的另一端连接至电容C0的一端；电容C0的另一端连接至电位器R5的第一固定端；电阻R15的另一端连接至电位器R5的第二固定端、电位器R5的动触点；电阻R14的另一端连接至二极管D2的一端、二极管D3的一端；二极管D2的另一端、二极管D3的另一端均连接至电容C0的另一端；运算放大器OPA544的第四接脚连接至驱动电路。

其中，轴角转换电路包括芯片AD2S83、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23和电阻R24；芯片AD2S83的第一接脚连接至电容C9的一端、电阻R19的一端；电容C9的另一端连接至运算放大器OPA544的第四接脚；电阻R19的另一端连接至电阻R24的一端；芯片AD2S83的第二接脚连接至电容C8的一端、电阻R18的一端、电容C7的一端；芯片AD2S83的第三接脚连接至电阻R17的一端；电阻R17的另一端连接至电容C7的另一端；电容C8的另一端连接至电阻R18的另一端；芯片AD2S83的第四十三接脚连接至电阻R24的另一端；芯片AD2S83的第四十四接脚连接至电阻R20的一端；电阻R20的另一端连接至电容C10的一端、电容C11的一端；电容C11的另一端连接至电阻R21的一端；电阻R21的另一端、电容C10的另一端均连接至芯片AD2S83的第四十二接脚；电阻R22的一端连接至芯片AD2S83的第四十二接脚，其另一端连接至电阻R23的一端、芯片AD2S83的第四十一接脚；电阻R23的另一端连接至电容C12的一端，电容C12的另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型通过设置速度检测电路和调速控制电路，实时对转子的转速进行检测和调整，使转子的转速与定子绕组所产生的旋转磁场的速度相匹配，提高汽车同步电机的工作效率；且保证汽车同步电机工作的稳定性，保证其电压越高运转速度也越快。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型调速控制电路的电路图。

图2为本实用新型速度检测电路的电路图。

图3为本实用新型自锁电路的电路图。

图4为本实用新型供电电路的电路图。

图5为本实用新型激励电路的电路图。

图6为本实用新型轴角转换电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1至图6，本实用新型公开一种汽车同步电机的控制电路，其包括供电电路及与供电电路连接的驱动电路、调速控制电路、自锁电路、速度检测电路、激励电路、轴角转换电路；调速控制电路、速度检测电路、自锁电路均连接至汽车同步电机的转子；速度检测电路与调速控制电路连接；激励电路、轴角转换电路均连接至汽车同步电机的定子；且激励电路、轴角转换电路均与调速控制电路连接；调速控制电路包括芯片NE555、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、固态继电器KN、电位器RP、二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、双向二极管VTH和稳压二极管VS；芯片NE555的第一接脚连接至电源的负极、电容C2的一端、电容C1的一端、稳压二极管VS的一端；芯片NE555的第二接脚、第六接脚均连接至电阻R4的一端、电容C2的另一端；芯片NE555的第三接脚连接至电阻R6的一端，电阻R6的另一端连接至固态继电器KN的正极；芯片NE555的第四接脚、第八接脚均连接至二极管VD3的一端、电阻R2的一端、电容C1的另一端、稳压二极管VS的另一端；芯片NE555的第七接脚连接至电阻R3的一端、电阻R2的另一端、二极管VD1的一端；电阻R3的另一端连接至二极管VD2的一端；二极管VD2的另一端连接至电位器RP的第一固定端；二极管VD1的另一端连接至电位器RP的第二固定端；电阻R4的另一端连接至电位器RP的动触点；二极管VD3的另一端连接至电阻R1的一端、电容C3的一端；电阻R1的另一端连接至汽车同步电机的一端；汽车同步电机的另一端连接至双向二极管VTH的一端；双向二极管VTH的另一端连接至电源的负极；电容C3的另一端连接至电源的正极；电阻R5的一端连接至固态继电器KN的第一交流输入端，其另一端连接至电源的负极；固态继电器KN的负极、第二交流输入端均连接至电源的负极。

本实用新型调速控制电路的工作原理为：220V交流电压经C3降压、VD3整流、C1滤波和VS稳压后，为芯片NE555提供+12V直流工作电压。超低频振荡器通电工作后，从芯片NE555的3脚输出频率为1Hz左右的超低频脉冲信号。此脉冲信号加在固态继电器KN的控制端(正端)，通过控制KN的通与断(脉冲信号为正脉冲时，KN导通；脉冲信号为负脉冲时，KN截止)，来控制VTH的导通角。调节RP的阻值，可改变芯片NE555的3脚输出脉冲信号的占空比。脉冲信号的占空比越大，在单位时间内VTH的导通时间就越长，电动机的工作电压越高运转速度也越快。

其中，速度检测电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、光电耦合器U1、三极管Q1和供电电源PS；电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端均连接至电源的正极；电阻R1的另一端连接至光电耦合器U1的第一接脚；光电耦合器U1的第四接脚连接至电阻R2的另一端、电阻R4的一端；电阻R4的另一端连接至三极管Q1的基极；三极管Q1的集电极连接至电阻R3的另一端、供电电源PS的第一接脚；光电耦合器U1的第二接脚、第三接脚、三极管Q1的发射极、供电电源PS的第二接脚均接地。本实用新型速度检测电路用于电机转速的测量，以便提高电动机的工作效率。

其中，自锁电路包括停止按钮SB1、启动按钮SB2、隔离开关QS、接触器KM1、交流接触器KM2、热继电器FR1、热继电器FR2、熔断器FU1、熔断器FU2、熔断器FV1、熔断器FV2和熔断器FW1；交流接触器KM2包括交流接触器KMU3、交流接触器KMV3和交流接触器KMW3；隔离开关QS包括隔离开关QS1、隔离开关QS2和隔离开关QS3；汽车电动机的进线接线三相电源分别连接至热继电器FR1的一端，热继电器FR1的另一端分别连接至交流接触器KMU3、交流接触器KMV3、交流接触器KMW3的一端；交流接触器KMU3的另一端连接至熔断器FU1的一端、熔断器FU2的一端；交流接触器KMV3的另一端连接至熔断器FV1的一端、熔断器FV2的一端；交流接触器KMW3的另一端连接至熔断器FW1的一端；熔断器FU1的另一端通过隔离开关QS1连接至相线L1；熔断器FV1的另一端通过隔离开关QS2连接至相线L2；熔断器FW1的另一端通过隔离开关QS3连接至相线L3；熔断器FU2的另一端连接至热继电器FR2的一端；热继电器FR2的另一端连接至停止按钮SB1的一端；停止按钮SB1的另一端连接至启动按钮SB2的一端、接触器KM1的一端；启动按钮SB2的另一端、接触器KM1的另一端均连接至熔断器FV2的另一端。

本实用新型自锁电路的主电路和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头；接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，还具有欠压和失压(或零压)保护作用，其主要由按钮开关SB(起停电动机使用)、交流接触器KM(用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等)、热继电器(用做电动机的过载保护)等组成；

本实用新型自锁电路的控制原理是：当按下启动按钮SB2后，电源U1相通过热继电器FR动断接点、停止按钮SB1的动断接点、启动按钮SB2动合接点及交流接触器KM的线圈接通电源V1相，使交流接触器线圈带电而动作，其主触头闭合使电动机转动；同时，交流接触器KM的常开辅助触头短接了启动按钮SB2的动合接点，保持交流接触器线圈始终处于带电状态，实现自锁(自保)；与启动按钮SB2并联起自锁作用的常开辅助触头称为自锁触头(或自保触头)。

其中，供电电路包括芯片LM2940、电容C4、电容C5、二极管D1、电阻R7、跳线连接器JP5和发光二极管LED1；芯片LM2940的第一接脚连接至电容C1的一端、跳线连接器JP5的第二接脚；芯片LM2940的第三接脚连接至电阻R7的一端、电容C2的一端；电阻R7的另一端连接至二极管D1的一端；芯片LM2940的第二接脚、跳线连接器JP5的第一接脚、电容C1的另一端、电容C2的另一端、二极管D1的另一端均接地。本实用新型供电电路用于给驱动电路的芯片供电，驱动电路的工作电压均为直流，电压有7.2V和5V两种，智能车的供电是由7.2V的电池供给的，所以需要7.2V变为5V的电路；直流电压变换的芯片有很多，比如常用的7805三端稳压芯片，考虑到电源的电压7.2V和需要的工作电压5V之间的压差只有2.2V，如果用7805稳压，需要输入和输出电压差要有3V以上，7805不能满足要求；LM2940的输入和输出电压差可以只有1.0V左右，故选用LM2940作为稳压器件，电路图如图4所示。管脚1接电池的正端，同时和地之间接入滤波电容，提高输入电压的稳定性。2脚是地，节电池的负端；3脚是5V输出端和地之间接入的滤波电容，减少杂波的输出。

其中，汽车同步电机的控制电路进一步包括过压保护电路，过压保护电路连接至电源电路、驱动电路。本实用新型过压保护电路和驱动电路均使用本领域技术人员常用的电路即可。

其中，激励电路包括电阻R0、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电位器R5、二极管D2、二极管D3、电容C0、电容C6和运算放大器OPA544；运算放大器OPA544的第一接脚连接至电阻R0的一端、电容C6的一端、电阻R12的一端；运算放大器OPA544的第二接脚连接至电阻R13的一端、电阻R14的一端、电阻R15的一端；运算放大器OPA544的第三接脚连接至电源的负极；运算放大器OPA544的第五接脚连接至电源的正极；电容C6的另一端、电阻R12的另一端、电阻R13的另一端均接地；电阻R0的另一端连接至电容C0的一端；电容C0的另一端连接至电位器R5的第一固定端；电阻R15的另一端连接至电位器R5的第二固定端、电位器R5的动触点；电阻R14的另一端连接至二极管D2的一端、二极管D3的一端；二极管D2的另一端、二极管D3的另一端均连接至电容C0的另一端；运算放大器OPA544的第四接脚连接至驱动电路。本实用新型激励电路采用文氏振荡电路结构，增加二极管D2、D3进行稳幅，采用高电压大电流运算放大器OPA544同时完成振荡以及驱动功能。

其中，轴角转换电路包括芯片AD2S83、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23和电阻R24；芯片AD2S83的第一接脚连接至电容C9的一端、电阻R19的一端；电容C9的另一端连接至运算放大器OPA544的第四接脚；电阻R19的另一端连接至电阻R24的一端；芯片AD2S83的第二接脚连接至电容C8的一端、电阻R18的一端、电容C7的一端；芯片AD2S83的第三接脚连接至电阻R17的一端；电阻R17的另一端连接至电容C7的另一端；电容C8的另一端连接至电阻R18的另一端；芯片AD2S83的第四十三接脚连接至电阻R24的另一端；芯片AD2S83的第四十四接脚连接至电阻R20的一端；电阻R20的另一端连接至电容C10的一端、电容C11的一端；电容C11的另一端连接至电阻R21的一端；电阻R21的另一端、电容C10的另一端均连接至芯片AD2S83的第四十二接脚；电阻R22的一端连接至芯片AD2S83的第四十二接脚，其另一端连接至电阻R23的一端、芯片AD2S83的第四十一接脚；电阻R23的另一端连接至电容C12的一端，电容C12的另一端接地。本实用新型轴角转换电路采用轴角变换专用芯片AD2S83将旋转变压器调制信号转化为数字转角信号；AD2S系列芯片为单片II型跟踪型轴角数字转换器，旋变正余弦信号交流误差经R17、R18、C7、C8构成二阶高频滤波器后，进行相敏解调，最终声场10-16bit数字转角信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。