多單元集成直流無刷電機驅動器的製造方法
2023-09-18 16:14:05
多單元集成直流無刷電機驅動器的製造方法
【專利摘要】一種多單元集成直流無刷電機驅動器，包括主控單元和驅動單元，其特徵在於，所述驅動器包括兩個驅動單元，每個驅動單元分別對應三個切換單元，每個切換單元對應一個電機；其中，每個驅動單元在同一時間內只能與三個切換單元中的一個連接。本實用新型通過引入功率驅動集成技術、電機切換技術，該驅動器採用同時控制結合分時切換的方式可以實現1臺驅動器對6臺電機的控制。
【專利說明】多單元集成直流無刷電機驅動器【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電機驅動控制【技術領域】，具體涉及一種發射車箱架鎖定用多單元集成直流無刷電機驅動器。
【背景技術】
[0002]目前全電發射車上發射箱與發射架鎖定/解鎖使用的電機控制，均採用每臺電機配備單獨驅動器進行控制，如果需要對多臺電機進行控制，則需要多臺配套驅動器，體積龐大、數量繁多。在現有發射車箱架鎖定多電機控制技術中，6臺電機的控制只能通過6臺驅動器協同控制才能實現，目前市面上還沒有專供發射車箱架鎖定使用控制多臺直流無刷電機運行的驅動器產品。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種發射車箱架鎖定用多單元集成直流無刷電機驅動器，用以實現飛彈發射車上發射箱與發射架的鎖定與解鎖。本實用新型提出的技術方案如下:
[0004]驅動器結構框圖如圖1所示，將功能、規格相同的功率驅動單元集成，通過公共母線供電，控制器採用同時控制、切換控制的方式完成同一主控板卡對多個直流無刷電機的控制，實現直流無刷電機驅動器多單元集成。驅動器通過I路控制電路、2路驅動單元、6路切換單元可控制2臺電機同時工作，並以切換的方式實現對6臺電機的分時控制。
[0005]本實用新型的有益效果:通過引入功率驅動集成技術、電機切換技術，該驅動器採用同時控制結合分時切換的方式可以實現I臺驅動器對6臺電機的控制。與現有技術相比，本實用新型可以實現發射車箱架鎖定I臺驅動器同時控制兩臺直流無刷電機運行，分時控制6臺電機運行，有效解決了發射車箱架鎖定I臺驅動器無法控制多臺電機的難題。
[0006]【專利附圖】
【附圖說明】`
[0007]圖1是多單元集成直流無刷電機驅動器結構示意圖；
[0008]圖2是多單元集成直流無刷電機驅動器的邏輯結構示意圖
[0009]圖3是切換單元I的電氣結構圖。
[0010]【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖對本實用新型的最佳實施例作進一步描述。
[0012]如圖1所示，多單元集成直流無刷驅動器主要包括主控單元、功率驅動單元、傳感器單元、操作顯示單元、切換單元。
[0013]結合圖1和圖2，主控單元包括DSP及FPGA，實現驅動器速度控制、電流控制、指令響應等功能。DSP負責速度環控制、電流環限幅以及其他通訊功能。主控單元DSP電路包括DSP晶片、穩壓電源、晶振、JTAG仿真接口、片外數據存儲器、EEPROM等電路。FPGA主要負責鍵盤掃描、數碼管顯示、故障信號採集、傳感器信號採集。FPGA通過內部數據總線與DSP進行數據信息交換。主控單元通過接口電路實時接收外部命令並實時反饋驅動器狀態。接口電路包括開關信號接口電路、通訊信號接口電路和旋變/碼盤接口電路。其中，開關信號接口電路用於驅動器接收上位機的控制信號並反饋信號給上位機，通訊信號接口電路用於驅動器和上位機之間的數據通信，旋變/碼盤接口電路用於接收電機轉自角度數據。
[0014]驅動單元的核心器件IPM模塊(智能功率模塊)為伺服電機提供驅動電流，其工作性能直接影響驅動器的輸出品質。IPM模塊具有大功率電晶體高電流密度、低飽和電壓和耐高壓的優點以及場效應電晶體高輸入阻抗、高開關頻率和低驅動功率的優點，而且內部集成了邏輯、控制、檢測和保護電路，使用方便，不僅減小了系統的體積以及節省了開發時間,還大大增強了系統的可靠性。
[0015]傳感器單元(圖中未示出)包括母線電流採集及電機轉子角度採集。驅動器母線電流採用霍爾電流傳感器進行測量，其輸出電流通過主控單元電流-電壓轉換電路中是採樣電阻轉化為模擬電壓信號，採樣電壓經共模濾波器後，再輸出至增益放大器，轉化為DSP晶片可接受的電壓值，經濾波輸入DSP自帶A/D模塊進行A/D轉換。電機轉子電角度數據通過安裝在直流無刷電機上的3個霍爾傳感器提供，每一個霍爾傳感器都會產生180度脈寬輸出信號，3個霍爾傳感器輸出信號互差120度相位差，設計反向器對傳輸的霍爾信號進行整形，利用施密特性消除毛刺幹擾，可以提高信號傳輸的抗幹擾能力。位置信號通過相應計算可以得到電機轉速。
[0016]顯示單元由數碼管顯示模塊構成，可提供參數設置、故障信息顯示、數據顯示等功倉泛。
[0017]切換單元是本實用新型的關鍵技術，用來實現I臺驅動器對6臺直流無刷電機的分時切換控制。由於電流較大，採用繼電器帶動接觸器實現開關觸點開斷的方式進行電機間的切換。6路電機通道由6個接觸器分別控制通斷，6個接觸器再通過6個繼電器分別控制。因此通過軟體編程控制繼電器的關斷與吸合就可以帶動接觸器的關斷與吸合。接觸器具有三組橋式動合觸點，可控制一路電機U、V、W三相同時通斷。現根據切換單元I的電氣結構圖進行詳細說明。
[0018]如圖3所示，驅動單元I通過3臺接觸器K1、K2、K3連接I號電機-3號電機。系統初始狀態時繼電器J1-J3的控制端Α1-Α3腳高電平，繼電器輸出斷開，繼電器輸出端連接接觸器控制端，因此接觸器Κ1-Κ3的控制端Χ1-Χ3腳輸入為0V，接觸器斷開，即電機信號與驅動單元全部斷開，電機無法運行。當需要I號電機運行時，首先給出繼電器Jl的控制信號Al腳低電平使繼電器閉合，從而使繼電器輸出26V高電壓。繼電器Jl輸出端連接接觸器Kl控制端Xl腳，因此接觸器Kl控制端輸入變為26V高電平，使接觸器Kl導通，I號電機接通驅動單元，至此可以對I號電機進行控制。
[0019]同理，可以通過對繼電器J2、繼電器J3的控制端進行接觸器Κ2、接觸器Κ3的閉合及斷開，從而實現驅動單元I在I號電機-3號電機間的切換。與驅動單元I接連I號電機-3號電機電氣結構相同，驅動單元2通過3臺接觸器連接4號電機-6號電機，負責在4號電機-6號電機間進行切換，其電氣結構與圖3 —致。
[0020]該驅動器工作流程如下:
[0021]1、單電機控制
[0022]I)驅動器與直流電源、上位機等正確連接；
[0023]2)設備通電；[0024]3)驅動器通過操作顯示單元將各臺電機設定的運行速度、控制參數等相關參數記錄並存儲；
[0025]4)驅動器通過接口電路接收「 I號電機選擇」指令，選擇I號執行電機，I號電機燈売;
[0026]5)驅動器通過接口電路接收「正轉」指令，I號執行電機按規定方向、規定速度旋轉;
[0027]6)驅動器通過接口電路接收「前限位開關信號」(低電平)，電機停止運行；
[0028]7)驅動器通過接口電路接收「反轉」指令，I號執行電機按反方向、規定速度旋轉；
[0029]8)驅動器通過接口電路接收「後限位開關信號」(低電平)，電機停止運行；
[0030]9)驅動器通過接口電路接收「I號電機取消」指令，取消選擇I號執行電機，I號電機燈滅；
[0031]10)驅動器按照單電機控制中類似4)-9)可以切換I號-6號總計6臺電機的單電機動作控制。
[0032]2、雙電機同時控制
[0033]I)驅動器與直流電源、上位機等正確連接；
[0034]2)設備通電；
[0035]3)驅動器通過操作顯示單元將設定的各臺電機運行速度、控制參數等相關參數記錄並存儲；
[0036]4)驅動器通過接口電路接收「I號電機選擇」及「2號電機選擇」指令，選擇I號及2號執行電機，I號、2號電機燈亮；
[0037]5)驅動器通過接口電路接收「正轉」指令，I號、2號執行電機同時按規定方向、規定速度旋轉；
[0038]6)驅動器通過接口電路接收「前限位開關信號」(低電平)，I號、2號電機停止運行；
[0039]7)驅動器通過接口電路接收「反轉」指令，I號、2號執行電機按反方向、規定速度旋轉；
[0040]8)驅動器通過接口電路接收「後限位開關信號」(低電平)，I號、2號電機停止運行；
[0041]9)驅動器通過接口電路接收「I號電機取消」指令及「2號電機取消」指令，取消選擇I號、2號執行電機,I號、2號電機燈滅；
[0042]10)驅動器按照雙電機同時控制中類似4)-9)可完成3號及4號、5號及6號電機的雙電機動作控制。
【權利要求】
1.一種多單元集成直流無刷電機驅動器，包括主控單元和驅動單元，其特徵在於，所述驅動器包括兩個驅動單元，每個驅動單元分別對應三個切換單元，每個切換單元對應一個電機；其中，每個驅動單元在同一時間內只能與三個切換單元中的一個連接。
2.根據權利要求1所述的多單元集成直流無刷電機驅動器，其特徵在於，所述切換單元包括繼電器和接觸器，所述繼電器接收驅動單元的控制信號，並向接觸器輸出開關信號，所述接觸器根據繼電器輸出的開關信號控制電機的轉動。
3.根據權利要求2所述的多單元集成直流無刷電機驅動器，其特徵在於，所述接觸器具有三組橋式動合觸點，用於控制電機的三相同時通斷。
4.根據權利要求1所述的多單元集成直流無刷電機驅動器，其特徵在於，所述驅動單元採用智能功率模塊。
5.根據權利要求1所述的多單元集成直流無刷電機驅動器，其特徵在於，還包括電流傳感器單元，所述電流傳感器用於採集驅動器母線電流並提供給主控單元，所述主控單元還包括電流-電壓轉換電路和A/D轉換電路，分別用於將所述電流信號轉換為模擬電壓信號並進一步轉換為數位訊號。
【文檔編號】H02P6/04GK203596773SQ201220656674
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年12月4日 優先權日:2012年12月4日
【發明者】朱政, 解洪林, 唐文武, 張豔清, 吳向陽, 李春萍, 張慧勇 申請人:北京特種機械研究所