[发明专利]永磁无刷直流电机开放式控制器

说明书

一种永磁无刷直流电机开放式控制器，包括PCB电路板、铝型材矩形散热器，其要点是，所述的PCB电路板的一边切割有一个矩形长开口，另一边切割有一个矩形短开口，在矩形长开口处安装有12个VMOS管，在矩形短开口处安装有电源控制芯片组，所述的PCB电路板上焊接有双核单片机、发光二极管、JTAG下载插头、贴片电感器、信号调理芯片、输出控制前置驱动IC和VMOS管，所述的PCB电路板的一端焊接有与电机侧接线连接器，另一端焊接有与外部控制侧接线连接器，通过硬件和软件资源的开放性设计，以满足不同产品的控制需求，特别适合额定功率不大于2200W的永磁无刷直流电机的控制开发。

技术领域

本发明涉及的永磁无刷直流电机开放式控制器，主要应用于家用电器、电动工具、办公自动化、机器人、安防设备、医疗器械、个人护理、工业设备、电动汽车、船舶的电力推进系统领域。

背景技术

永磁无刷直流电机具有起动力矩大、调速范围宽、运行平稳、噪音低的特点，由于采用直流供电，几乎不受电网电压波动的影响；电机内部无电刷和机械换向器，可靠性高，可满足各种运行模式下的转速要求；因为电机定子为集中绕组，而转子无绕组，特别适用于高速运转，特别是可以在超低转速状态下保持输出力矩, 这一点超越了交流变频器的性能,完全可以取代小功率交流变频调速系统。更重要的是，永磁无刷直流电机的励磁来源钕铁硼永磁体，无需异步电机那样需要从电网吸取励磁电流，所以转子中无交变磁通，转子上既无铜耗又无铁耗，节能效果好，效率比同容量异步电机高10%左右。

基于以上的优点，永磁无刷直流电机已开始在家用电器、电动工具、办公自动化、机器人、安防设备、医疗器械、个人护理、工业设备、电动汽车、船舶的电力推进系统各个领域得到广泛的应用。特别是随着《中华人民共和国节约能源法》的实施，Y系列电机已列入机电产品强制淘汰目录，高效节能的永磁无刷直流电机的应用前景被普遍看好。

永磁无刷直流电机作为核心部件可用于高速离心机萃取设备、厨房用的榨汁机、绞肉机、搅拌机和电动须刨、高频混凝土震动棒、直流变频空调或冷柜的压缩机控制、电风扇、排气扇、换气扇、吸尘器和冲击型电动工具的驱动，或用于个人护理的按摩器、用于车用主水泵的发动机冷却系统、用于车用辅水泵的涡轮增压控制、驱动助力转向液压泵、无离合器的工业缝纫机驱动，直流变频无刷电机水泵设备，可以说，其应用范围已涉及到现代社会的方方面面。

面对如此众多的应用需求，显然，其不同的用途有不同的控制模式和控制程序，但是，现有的永磁无刷直流电机控制装置，基本上还是针对电动自行车和电动汽车行业，至今尚没有一种开放的永磁无刷直流电机控制设备来应对各行各业的需求。正是这样的原因，本发明提出了一种永磁无刷直流电机开放式控制器的应用平台，通过硬件资源的开放性和软件的柔性化设计，以满足不同产品的电路建模控制需求。

发明内容

技术问题

作为一种开放型的永磁直流无刷电机控制器主要要面对以下问题：

1、安全性：由于永磁直流无刷电机可控参数多，开通角、关断角、相电压、相电流都可影响转矩，因此要求VMOS功率变换器不至于发生一般逆变控制器所谓的VMOS管上下桥臂直通短路故障。

2、方便性：开放实验平台应考虑方便调节、方便操作、方便接线的问题，具有较强的普适性应用能力。

3、资源的开放性：硬件资源必须具有开放性，有足够的资源裕度支持软件的可持续的更新、修改、存储和完善能力，在这个开放的控制平台上，可以设计任何有关永磁直流无刷电机的控制器软件，通过JTAG下载插头和开放的硬件电路，开发人员可以获得一种有针对性的自由编程和控制设计的权力。

4、透明性和可控性：本发明所述的通用单片机运算单元中内置一个控制器实时心跳包，永磁无刷直流电机开放式控制器上电工作后，控制器实时心跳包开始启动，通过发光二极管（11）来指示当前控制器的运行工况和转速的快慢，控制器实时心跳包的设置，保证永磁无刷直流电机开放式控制器的透明性和可控性，提高了应用平台的调试效率。