FOC无刷电机驱动电路的制作方法

foc无刷电机驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及无刷电机技术领域，具体涉及一种foc无刷电机驱动电路。


背景技术：

2.现如今，随着科学技术的不断进步，新材料、新技术也在不断的发展，进而，无刷电机的制作工艺与控制计算也得到了飞速发展。无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步然而，现有的foc无刷电机结构复杂，成本较高。
3.无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性，同时也是频率变化的装置，所以又名直流变频，国际通用名词为bldc。无刷直流电机的运转效率、低速转矩、转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好，所以值得业界关注。无刷电机在中国的发展时间虽短，但是随着技术的日益成熟与完善得到了迅猛发展。已在航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域得到广泛应用。近几年来，无刷电机成为在模型领域里快速发展的一种动力。由于产量和价格的原因，过去几年无刷电机多使用在中高档航空模型中，现在由于机械加工技术的快速发展，无刷电机的生产成本下降许多，它正进入模型领域的各个层面，从电动遥控车到电动遥控船再到电动模型飞机，无处不在。
4.其中，以foc电机控制算法为主流，通过park、clark的力矩与励磁信息转换到电机三相电感上)和svpwm不同开关模式作适当的切换，从而形成pwm波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的spwm方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而svpwm方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制)等数学模型达到电机磁场力矩精准控制的目的，使无刷电机应用于更多的领域，如无人机、四足机器人、汽车等。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种foc无刷电机驱动电路，以解决现有的无刷电机驱动电路结构复杂，成本较高的问题。
6.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
7.本实用新型提供一种foc无刷电机驱动电路，包括工作模块，所述工作模块包括单片机驱动芯片、无刷电机驱动芯片、三相逆变器以及电机，所述单片机驱动芯片的输出引脚连接所述无刷电机驱动芯片的输入引脚，所述无刷电机驱动芯片的输出引脚同时连接所述三相逆变器的输入端和所述单片机驱动芯片的输入引脚，所述三相逆变器的输出端同时连接所述电机的输出轴和所述无刷电机驱动芯片的输入引脚。
8.可选择地，所述单片机驱动芯片采用型号为stm32f103c8t6的驱动芯片。
9.可选择地，所述无刷电机驱动芯片采用型号为drv8302的驱动芯片。
10.可选择地，所述三相逆变器选用型号为knd320的mos管组成三相逆变电路。
11.可选择地，所述驱动电路还包括用于固定所述工作模块pcb板。
12.可选择地，所述pcb板采用二层板设计，第一层用于放置所述工作模块的信号线，第二层用于放置电源线与地线。
13.本实用新型具有以下有益效果：
14.本实用新型通过stm32f103c8t6驱动芯片与drv8302驱动芯片软硬结合，简化了电机驱动，且成本较低。
附图说明
15.图1为本实用新型所提供的基于foc无刷电机驱动电路示意图；
16.图2为本实用新型所提供的foc无刷电机驱动电路的单片机驱动芯片和无刷电机驱动芯片的连接结构示意图；
17.图3为本实用新型所提供的foc无刷电机驱动电路的单片机驱动芯片的内部结构示意图；
18.图4为本实用新型所提供的foc无刷电机驱动电路的三相逆变器的内部结构示意图。
19.附图标记说明
[0020]1‑
单片机驱动芯片；2
‑
无刷电机驱动芯片；3
‑
三相逆变器；4
‑
电机。
具体实施方式
[0021]
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0022]
实施例
[0023]
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
[0024]
本实用新型提供一种foc无刷电机驱动电路，参考图1和图2所示，包括工作模块，所述工作模块包括单片机驱动芯片1、无刷电机驱动芯片2、三相逆变器3以及电机4，所述单片机驱动芯片1的输出引脚连接所述无刷电机驱动芯片2的输入引脚，所述无刷电机驱动芯片1的输出引脚同时连接所述三相逆变器3的输入端和所述单片机驱动芯片2的输入引脚，所述三相逆变器3的输出端同时连接所述电机4和所述单片机驱动芯片1的输入引脚。
[0025]
本实用新型通过单片机驱动芯片1与无刷电机驱动芯片2软硬结合，简化了电机4驱动，且成本较低。
[0026]
可选择地，所述单片机驱动芯片1采用型号为stm32f103c8t6的驱动芯片。
[0027]
这里，stm32f103c8t6驱动芯片用于完成park(park变换是平面二轴坐标系通过原点旋转得到新坐标系的变换，在矢量控制中起到表示矢量旋转的作用)和clark坐标变换(clark坐标变换，是平面三轴坐标系通过坐标投影的方法得到二轴坐标系的一种变换，在磁场定向控制中，将电机的力矩与励磁信息转换到电机三相电感上)及反变换、用定时器输出pwm(脉冲宽度调制)方波控制mos管的关断，完成svpwm磁场定向控制。检测drv8302采集的电压作为反馈，并与输入构成pid(比例
‑
积分
‑
微分)闭环。
[0028]
可选择地，所述无刷电机驱动芯片2采用型号为drv8302的驱动芯片。
[0029]
参考图3所示，drv8302是一款适用于三相电机驱动应用的栅极驱动器集成电路
(ic)。它提供三个半桥驱动器，每个半桥驱动器可驱动两个n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。该器件最高支持1.7a拉电流和2.3a峰值电流。drv8302可通过具有8v至60v宽工作电压范围的单一电源供电。它采用自举栅极驱动器架构和涓流充电电路来支持100％占空比。drv8302在切换高侧或低侧mosfet时使用自动握手机制，以防止发生电流击穿。高侧和低侧mosfet的集成vds感测用于防止外部功率级出现过流现象。
[0030]
可选择地，参考图4所示，所述三相逆变器3选用型号为knd320的mos管组成三相逆变电路。具体的，采用六个knd320型号的mos管组成，其拥有专有新沟槽技术，低栅极电荷使开关损耗最小化和快恢复体二极管等特性。主要性能参数：vdss＝40v，id＝90a(25℃)，rds＝4mω。在下半桥臂串联的0.02ω的电阻r29,r28作为采样电阻，并联1nf电容c33,c32进行电流滤波。通过sn1,sp1和sn2,sp21引脚，使用drv8302具有的两个对电流进行精确测量的分流放大器,进行电流采样。
[0031]
可选择地，所述驱动电路还包括用于固定所述工作模块pcb板。
[0032]
可选择地，所述pcb板采用二层板设计，第一层主要用于放置所述工作模块的信号线，第二层主要用于放置电源线与地线。
[0033]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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。