專利名稱：一種全數字化的電動摩托車用無刷直流電機控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種全數字化電動摩托車用無刷直流電機控制系統。
背景技術：
傳統的電動摩托車電機控制系統主要由模擬器件構成，由于模擬系統存在著器件易于老化，器件隨溫度變化造成參數漂移，系統可靠性下降及系統升級困難等缺點。伴隨著計算機技術的發展，電動摩托車電機控制器正從模擬走向數字。而目前的全數字化的電動摩托車電機控制系統的故障保護主要由外部中斷子程序的軟件方式來完成，而摩托車運行速度快，加速、減速頻繁，很容易引起軟件程序跑飛，所以這種全數字化的控制系統可靠性、安全性都需要進一步提高。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種與現有技術相比系統最小、實時性最強的全數字化電動摩托車用無刷直流電機控制系統方案，系統采用三種故障保護措施，確保運行安全、可靠。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案一種全數字化電動摩托車用無刷直流電機控制系統，包括主控電路U1、智能功率電路U2、故障封閉電路U9-U10、光電隔離電路U3-U8、比較電路AR1、反饋電流整定電路U14、故障鎖存電路U11，其特征在于所述主控電路Ul的6路PWM輸出信號首先通過故障封閉電路U9-U10，然后再通過光電隔離電路U3-U8，最后再和智能功率電路U2相連。比較電路ARl輸出的過流故障信號同時連到與門電路U12的2腳和故障鎖存電路Ull的I腳；反饋電流整定電路U14的輸入信號來自智能功率電路U2的20腳，輸出信號連接主控電路Ul的110腳。主控電路Ul的6路PWM信號分別和6個與門電路U9-l、U9-2、U9-3、U10-l、U10-2、U10-3的2腳相連；光電隔離電路U3-U8的6路輸出信號分別和智能功率電路U2的13、14、15、16、17、18 腳相連。故障鎖存電路Ull的4腳分別和6個與門電路U9-1、U9_2、U9_3、UlO-U U10-2、U10-3的I腳相連，故障鎖存電路Ull的2腳和主控電路Ul的133腳相連。反饋電流整定電路U14是由4個運算放大器AD713串聯而成。本控制系統的數字控制部分選用TMS320LF2407A作為主控制器，功率部分選用智能功率模塊IRAMY20UP60B，系統還選用了 PC817來完成信號隔離，選用LM393、RS觸發器、74S08等共同來協助完成故障的檢測、鎖存和保護。本系統最大的優點是系統在不改變硬件的前提下，參數調整方便、控制精度高、更改控制策略靈活。

圖I是本實用新型的電路框圖。[0012]圖2是本實用新型的電路原理圖。圖3是本實用新型的控制策略圖。
具體實施方式
系統原理框圖如圖I所示,主要包括數字控制部分DSP、PWM封鎖電路、隔離電路、智能功率電路、故障鎖存電路和電機本體。數字控制部分選用TMS320LF2407A，智能功率部分選用IRAMY20UP60B，永磁電機本體的定子為三相Y聯結，逆變橋電路工作在全控橋兩兩通電方式。本系統采用PWM方式實現對無刷直流電機的控制。控制由轉速環和電流環雙閉環組成，控制策略如圖3所示，從而有效地提高了無刷直流電機的控制精度?！け緦嵱眯滦偷木唧w電路原理圖如圖2所示，通過電位器R4來調整電機轉速，通過狀態開關S2、S3、S4來控制電機正轉、反轉和制動。Ul事件管理器的CAP捕獲單元把電機轉子位置傳感器輸出的脈沖信號送入DSP作為轉子位置和速度的反饋信號。當任意一相轉子位置信號發生變化時，產生中斷，在中斷處理程序中相應地改變動作控制寄存器ACTRA中各位的值，進而實現PWM輸出信號的改變，決定逆變橋的工作狀態，實現電機換相。在電機轉子每個旋轉周期內霍爾位置傳感器會產生六個交變信號，由于霍爾位置傳感器相對電機位置是固定的，也就是兩交變信號之間的相位差是不變的，即Λ Θ不變，因此只要算出兩次信號交變的時間差AT，就可以由Δ Θ / AT得到電機實際速度值。根據給定的速度信號，DSP產生一定的PWM，通過調整PWM脈寬控制功率管的開關時間，實現對無刷直流電機速度的控制。反饋電流由智能功率模塊給出，通過U14對反饋電流進行電流整定，并由TMS320LF2407A自帶的A/D進行采樣，由TMS320LF2407A根據電流采樣值來調整PWM波的占空比，從而改變相電流幅值。本系統的故障保護同時采用三種措施①利用TMS320LF2407A的事件管理器A提供的外部中斷roPINTA來實現對系統的保護，系統將過流、過溫、過壓故障保護信號處理為低電平有效的信號，把上述信號通過U12相“與”后的輸出接到引腳roPINTA上。當系統出現故障時，PDPINTA中斷程序將PWM輸出置為高阻態，直到故障消失或系統復位。②智能功率模塊IRAMY20UP60B具有溫度監控、過熱、過流保護、欠壓鎖定等故障保護功能。③過流保護對系統的安全很重要，因此保護必須快速、可靠。本系統除了采用上面的保護方法外，還采用了純硬件的故障保護。UlURS觸發器)將過流故障信號鎖存到“O”輸出，再用“O”信號通過U9和UlO (74S08)分別和六路PWM輸出相與，使PWM都變為低電位信號，保證功率管工作在截止狀態，進而保護系統。通過復位信號可以使Ull輸出由“O”變為“I”。U14為反饋電流的整定電路，電流整定電路是用來處理反饋電流信號，是一個比較復雜的模擬電路，包括四個運算放大器和其他一些外圍器件。運算放大器A、運算放大器B及外圍的電阻、電容構成絕對值電路，不管輸入信號的極性，運算放大器B的I腳輸出的都為正極性的信號。運算放大器C為積分電路，主要器起濾波作用。運算放大器D起比例放大作用。
權利要求1.一種全數字化電動摩托車用無刷直流電機控制系統，包括主控電路U1、智能功率電路U2、故障封閉電路U9-U10、光電隔離電路U3-U8、比較電路AR1、反饋電流整定電路U14、故障鎖存電路U11，其特征在于所述主控電路Ul的6路PWM輸出信號首先通過故障封閉電路U9-U10，然后再通過光電隔離電路U3-U8，最后再和智能功率電路U2相連。
2.如權利要求I所述的一種全數字化電動摩托車用無刷直流電機控制系統，其特征是比較電路ARl輸出的過流故障信號同時連接與門電路U12的2腳和故障鎖存電路Ull的I腳；反饋電流整定電路U14的輸入信號來自智能功率電路U2的20腳，輸出信號連接主控電路Ul的110腳。
3.如權利要求I所述的一種全數字化電動摩托車用無刷直流電機控制系統，其特征是主控電路Ul的6路PWM信號分別和6個與門電路U9-1、U9-2、U9-3、U10-1、U10-2、U10-3的2腳相連；6個光電隔離電路U3-U8的6路輸出信號分別和智能功率電路U2的13、14、15、16、17、18 腳相連。
4.如權利要求I所述的一種全數字化電動摩托車用無刷直流電機控制系統，其特征是故障鎖存電路Ull的4腳分別和6個與門電路邯-1、現-2、邯-3、仍0-1、仍0-2、仍0-3的I腳相連，故障鎖存電路Ull的2腳和主控電路Ul的133腳相連。
5.如權利要求I所述的一種全數字化電動摩托車用無刷直流電機控制系統，其特征是反饋電流整定電路U14是由4個運算放大器AD713串聯而成。
專利摘要本實用新型提供了一種全數字化的電動摩托車用無刷直流電機控制系統。本系統具有極好的柔性，參數調整方便、控制精度高、更改控制策略靈活。系統的數字控制部分選用TMS320LF2407A，功率部分選用智能功率模塊IRAMY20UP60B。TMS320LF2407A是TI公司專為電機控制設計的功能強大的DSP芯片。IRAMY20UP60B是IR公司推出的智能功率模塊，具有溫度監控、過熱、過流保護、欠壓鎖定等功能。該電機控制系統是目前系統最小、實時性很強的一種全數字化控制方案。同時，本系統還采用了三種故障保護措施，既利用了TMS320LF2407A事件管理器提供的外部中斷PDPINTA來實現系統的故障保護；還設計了純硬件的故障鎖存電路；另外，智能功率模塊IRAMY20UP60B本身內部也具有多種保護措施。系統快速、可靠的故障保護措施，能確保電動摩托車的安全運行。
文檔編號H02P6/00GK202721639SQ20122018727
公開日2013年2月6日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者韋敏 申請人:西安石油大學