專利名稱：永磁同步電機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
永磁同步電機控制裝置本實用新型涉及一種電機控制裝置，屬于電機控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于無位置傳感器的正弦波永磁同步電機控制技術(shù)生產(chǎn)的一種永磁同步電機控制裝置。隨著電能的利用和發(fā)展以及環(huán)境保護要求的提高，電力驅(qū)動產(chǎn)品的應用已經(jīng)越來越廣泛，而電機成為所有電力驅(qū)動產(chǎn)品中至關(guān)重要的一部分，所以對電機的控制成為電力驅(qū)動產(chǎn)品的基礎(chǔ)并直接影響了產(chǎn)品的成功與否。永磁同步電機是應用相當廣泛的一種電機，它具有效率高、功率因素高、轉(zhuǎn)動慣量小、動態(tài)響應速度快等優(yōu)點，永磁同步電機的研究和推廣應用受到了人們的普遍重視。永磁同步電動機的驅(qū)動需要傳感器來檢測電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁極位置，在了解電機轉(zhuǎn)子確定位置信息條件下給出其所在位置信號以控制逆變器的正確換向，從而保證永磁同步電機的正常運行和控制精度。在傳統(tǒng)的高性能永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)中，通常都需要轉(zhuǎn)子位置和速度信息作為反饋信號，而轉(zhuǎn)子位置、速度的取得幾乎都是利用碼盤、旋轉(zhuǎn)變壓器等精密的機械裝置獲得。然而，機械傳感器在特定場合主要存在下述三方面局限性。(1)、機械傳感器的安裝給系統(tǒng)帶來一些缺陷，如碼盤在電機軸上的安裝存在同心度的問題，安裝不當將影響測速的精度；同時增加了電機與控制系統(tǒng)之間的連接線和接口電路，使系統(tǒng)易受干擾，降低了可靠性。O)、使用條件受到限制，如溫度，濕度，振動，檢測距離等，尤其是檢測精度高、機械傳感器對工作條件要求更為苛刻，使得帶有這些機械傳感器的驅(qū)動系統(tǒng)不能應用到各種場合，也限制了電機在一些特殊場合的應用。(3)、機械傳感器及其輔助電路增加了系統(tǒng)的成本，某些高精度傳感器的價格甚至比電機本身價格更高。為了保證測量精度，機械傳感器的安裝有著較高要求，這又增加了系統(tǒng)的成本、復雜性，降低了系統(tǒng)的可靠性。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型設(shè)計了一種成永磁同步電機控制裝置，本實用新型提供了一種無位置傳感器的電機轉(zhuǎn)子位置估算方法，并采用單電阻采樣的方法來獲得精確的相電流值，最終通過逆變器輸出正弦波從而達到成本低、能耗低、轉(zhuǎn)矩性能好、 動態(tài)響應快控制永磁同步電機的目的。為達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案永磁同步電機控制裝置，包括電源模塊、運算控制模塊、功率驅(qū)動模塊、采樣模塊、 系統(tǒng)保護模塊，采樣模塊一端連接采樣電阻，另一端連接運算控制模塊，運算控制模塊一端連接電源模塊，另一端連接功率驅(qū)動模塊、采樣模塊、系統(tǒng)保護模塊，功率驅(qū)動模塊一端連接運算控制模塊、采樣電阻、系統(tǒng)保護模塊，另一端連接永磁同步電機，系統(tǒng)保護模塊連接于功率驅(qū)動模塊與運算控制模塊之間，所述的電源模塊執(zhí)行供給整個系統(tǒng)電源的任務并在保證供給的前提下保護系統(tǒng)電源使用安全。 所述的采樣模塊連接于運算控制模塊和采樣電阻之間，采樣模塊采樣得到采樣電阻兩端的電壓值，采樣模塊通過串聯(lián)在直流母線負端的采樣電阻對電機運行參數(shù)進行實時監(jiān)控，并將采樣信號進行放大，然后A/D轉(zhuǎn)換器采集放大后的電壓值，再結(jié)合當前的脈寬調(diào)制開關(guān)向量信息得出相電流的值，然后將電流信號傳遞給運算控制模塊。所述的運算控制模塊將從采樣模塊得到的電流信號轉(zhuǎn)換為相應的三相正弦波控制信號，輸出給功率驅(qū)動模塊，所述的運算控制模塊由集成運算處理單元和電機控制單元組成，其中，集成運算處理單元根據(jù)采樣得到的電機參數(shù)，計算電機轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速并將結(jié)果傳遞給電機控制單元，電機控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)輸出的電機控制信號， 然后傳遞給功率驅(qū)動模塊。所述的功率驅(qū)動模塊將從運算控制模塊得到的驅(qū)動信號傳遞給電機，同時通過系統(tǒng)保護模塊向運算控制模塊傳遞從直流母線上的采樣電阻得到的電流信號，功率驅(qū)動模塊將電機控制信號的驅(qū)動能力提高到16A/600V，額定開關(guān)頻率達到20kHz，并將最終輸出的信號傳遞給電機以驅(qū)動電機。所述的系統(tǒng)保護模塊，其得到功率驅(qū)動模塊傳遞的采樣電阻上的電壓值，將電流信號傳遞給運算控制模塊，檢測直流母線上采樣電阻上的電壓值，將檢測得到的信號傳遞給運算控制模塊，所述的系統(tǒng)保護模塊包括逆變器過流保護單元和逆變器過熱保護單元 逆變器過流保護單元是通過三個電阻為電流保護設(shè)定一個閥值；過熱保護單元是通過一個負溫度系數(shù)熱敏電阻來判斷器件溫度是否超過臨界值，并最終將信號傳遞給運算控制模塊。由于采用了以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下的有益效果(1)、成本低功率驅(qū)動模塊有效地縮短了鏈接線的長度，且優(yōu)化了組建布局和內(nèi)部屏蔽，大大降低了系統(tǒng)的成本和復雜性；另，用專用集成控制芯片替代昂貴的DSP處理器，也降低了整體系統(tǒng)成本；(2)、轉(zhuǎn)矩性能好利用可靠地電流保護和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制，以及在負載波動導致轉(zhuǎn)矩變化時，能可靠檢測轉(zhuǎn)子位置，在不丟轉(zhuǎn)速的情況下保證足夠硬的轉(zhuǎn)矩特性的點；(3)、能耗低、動態(tài)響應快對磁通和轉(zhuǎn)矩直接控制，實現(xiàn)電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)控制，在不產(chǎn)生大流的情況下實現(xiàn)快速的動態(tài)響應，能耗低，效率高；0)、抗干擾能力強采用非直接接觸的隔離通信控制，使得系統(tǒng)整體抗干擾能力強；功率驅(qū)動模塊優(yōu)化組建布局和內(nèi)部屏蔽，也使得抗電磁干擾性能力大大增強，提高了系統(tǒng)的可靠性。
圖1為永磁同步電機控制裝置框圖。圖2為永磁同步電機控制器系統(tǒng)原理圖。其中1-整流橋、2-電解電容、3-電源模塊、4-通信電路、5-運算控制模塊、6-系統(tǒng)保護模塊、7-采樣模塊、8-功率驅(qū)動模塊、9-永磁同步電機。[具體實施方式
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以下結(jié)合附圖對本實用新型進行說明參照附圖1，永磁同步電機控制裝置，包括電源模塊3、運算控制模塊5、功率驅(qū)動模塊8、采樣模塊7、系統(tǒng)保護模塊6，采樣模塊7 —端連接采樣電阻10，另一端連接運算控制模塊5，運算控制模塊5 —端連接電源模塊3，另一端連接功率驅(qū)動模塊8、采樣模塊7、系統(tǒng)保護模塊6，功率驅(qū)動模塊8 一端連接運算控制模塊5、采樣電阻10、系統(tǒng)保護模塊6，另一端連接永磁同步電機9，系統(tǒng)保護模塊6連接于功率驅(qū)動模塊8與運算控制模塊5之間， 所述的電源模塊3執(zhí)行供給整個系統(tǒng)電源的任務并在保證供給的前提下保護系統(tǒng)電源使用安全。。參照附圖2，永磁同步電機控制器原理圖中，整流橋1把220V交流電整流為312V 直流電；電解電容2與整流橋并聯(lián)，起到有濾波儲能作用，電源模塊3執(zhí)行供給整個系統(tǒng)電源的任務，電源模塊3向運算控制模塊5提供3. 3V、1. 8V電壓；采樣模塊7通過串聯(lián)在直流母線負端的采樣電阻10對電機9運行參數(shù)進行實時監(jiān)控，并將采樣電流信號傳遞給運算控制模塊5 ；運算控制模塊5將從采樣模塊7得到的電流信號轉(zhuǎn)換為相應的三相正弦波控制信號，輸出給功率驅(qū)動模塊8 ；功率驅(qū)動模塊8將從運算控制模塊5得到的驅(qū)動信號傳遞給電機以驅(qū)動電機，功率驅(qū)動模塊8同時向系統(tǒng)保護模塊6傳遞從直流母線上的采樣電阻 1得到的電流信號，電流信號超過系統(tǒng)預定值，系統(tǒng)保護模塊再將電流信號傳遞給運算控制模塊5，從而切斷電機輸出信號，通信電路4由光耦組成的隔離通信電路，與外界起人機交互作用。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型而并非限制本實用新型所描述的技術(shù)方案，一切不脫離本實用新型的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求1.永磁同步電機控制裝置，包括電源模塊、運算控制模塊、功率驅(qū)動模塊、采樣模塊、系統(tǒng)保護模塊；其特征在于采樣模塊一端連接采樣電阻，另一端連接運算控制模塊；運算控制模塊一端連接電源模塊，另一端連接功率驅(qū)動模塊、采樣模塊、系統(tǒng)保護模塊；功率驅(qū)動模塊一端連接運算控制模塊、采樣電阻、系統(tǒng)保護模塊，另一端連接永磁同步電機；系統(tǒng)保護模塊連接于功率驅(qū)動模塊與運算控制模塊之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機控制裝置，其特征在于所述的采樣模塊連接于運算控制模塊和采樣電阻之間，采樣模塊采樣得到采樣電阻兩端的電壓值，然后將電流信號傳遞給運算控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機控制裝置，其特征在于所述的運算控制模塊將從采樣模塊得到的電流信號轉(zhuǎn)換為相應的三相正弦波控制信號，輸出給功率驅(qū)動模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機控制裝置，其特征在于所述的功率驅(qū)動模塊將從運算控制模塊得到的驅(qū)動信號傳遞給電機，同時通過系統(tǒng)保護模塊向運算控制模塊傳遞從直流母線上的采樣電阻得到的電流信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機控制裝置，其特征在于所述的系統(tǒng)保護模塊得到功率驅(qū)動模塊傳遞的采樣電阻上的電壓值，將電流信號傳遞給運算控制模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種永磁同步電機控制裝置，屬于電機控制技術(shù)領(lǐng)域，永磁同步電機控制裝置，包括電源模塊、運算控制模塊、功率驅(qū)動模塊、采樣模塊、系統(tǒng)保護模塊；其特征在于采樣模塊一端連接采樣電阻，另一端連接運算控制模塊；運算控制模塊一端連接電源模塊，另一端連接功率驅(qū)動模塊、采樣模塊、系統(tǒng)保護模塊；功率驅(qū)動模塊一端連接運算控制模塊、采樣電阻、系統(tǒng)保護模塊，另一端連接永磁同步電機；系統(tǒng)保護模塊連接于功率驅(qū)動模塊與運算控制模塊之間；本實用新型克服了市場上現(xiàn)有產(chǎn)品系統(tǒng)較為復雜、性能不穩(wěn)定及應用場合較為局限性的缺點，具有成本低、能耗低、轉(zhuǎn)矩性能好、動態(tài)響應快等優(yōu)點。
文檔編號H02P6/08GK202210770SQ201120279478
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者許躍華 申請人:上海輝度智能系統(tǒng)有限公司