一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于永磁同步電機(jī)控制技術(shù)，涉及一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器。包括：電源模塊、位置解碼模塊、控制模塊、隔離模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、功率模塊、上電延時(shí)模塊、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊?？刂破鞴╇婋妷簽?70V，能夠根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速給定對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，當(dāng)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)為正弦曲線(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)具有良好的跟隨性能，在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，控制器的穩(wěn)速精度達(dá)到0.06％，同時(shí)，控制器可以將轉(zhuǎn)速穩(wěn)定到1轉(zhuǎn)/分，使電機(jī)在較低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行仍然十分平穩(wěn)。本實(shí)用新型的永磁同步電機(jī)控制器利用矢量控制算法，通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速給定的快速跟蹤與響應(yīng)，在穩(wěn)態(tài)時(shí)具有極高的精度，同時(shí)控制器在硬件上具有各種保護(hù)，提高了可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種永磁同步電機(jī)控制器設(shè)計(jì)技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)控制器大部分為低壓、小功率控制器，而且在低速范圍下運(yùn)行時(shí)，穩(wěn)態(tài)的閉環(huán)精度較差，不能很好地滿(mǎn)足伺服系統(tǒng)的要求，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速給定為正弦曲線(xiàn)時(shí)，跟隨性較差，在正、反轉(zhuǎn)頻繁交替時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因此，采用一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器，控制器利用矢量控制算法，通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速給定的快速跟蹤與響應(yīng)，即使在較低的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，穩(wěn)態(tài)時(shí)也能達(dá)到極高的精度，控制器的輸入電壓為高壓直流電源，因此在硬件上具有軟啟動(dòng)電路，能夠防止高壓上電瞬間對(duì)電路造成的沖擊，同時(shí)具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等故障檢測(cè)電路，出現(xiàn)任何一種故障時(shí)，硬件及軟件都會(huì)同時(shí)關(guān)斷所有功率器件，提高了系統(tǒng)的可靠性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是:提出一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器，其特征在于:所述同步電機(jī)控制器包括電源模塊1、位置解碼模塊2、控制模塊3、隔離模塊4、驅(qū)動(dòng)模塊5、功率模塊6、上電延時(shí)模塊7、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8 ；
[0005]電源模塊I接收270V高壓直流電源輸入，并轉(zhuǎn)換出15V電源為隔離模塊4、驅(qū)動(dòng)模塊5、上電延時(shí)模塊7、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8供電；電源模塊I的270V電源與功率模塊6連接，為大功率電機(jī)的功率部分提供電源，電源模塊I轉(zhuǎn)換出5V電源給位置解碼模塊2供電，電源模塊I轉(zhuǎn)換出3.3V電源給控制模塊3供電；位置解碼模塊2上電后產(chǎn)生電機(jī)位置傳感器需要的激磁信號(hào)，同時(shí)接收位置傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的正余弦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字信號(hào)；控制模塊3通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)時(shí)讀取位置解碼模塊2產(chǎn)生的信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)完成電機(jī)的矢量控制算法；控制模塊3同時(shí)接收故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8發(fā)送的故障信號(hào)，對(duì)所有的故障信號(hào)進(jìn)行邏輯綜合后產(chǎn)生六路電機(jī)控制PWM脈沖信號(hào)，經(jīng)隔離模塊4進(jìn)行強(qiáng)弱電之間的光隔離后送入驅(qū)動(dòng)模塊5，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊5進(jìn)行輸出功率放大并增加防止功率模塊6上下橋臂直通的死區(qū)后送給功率模塊6 ;功率模塊6實(shí)現(xiàn)電能向電機(jī)機(jī)械能的轉(zhuǎn)變，控制模塊3產(chǎn)生上電延時(shí)控制信號(hào)，對(duì)上電延時(shí)模塊7的繼電器進(jìn)行控制，確保上電瞬間270V電壓緩慢加在功率模塊6的電容兩端，這樣能夠防止電流尖峰的出現(xiàn)，減小對(duì)系統(tǒng)的損害。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:利用矢量控制算法，通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速給定的快速跟蹤與響應(yīng)，即使在較低的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，穩(wěn)態(tài)時(shí)也能達(dá)到極高的精度，控制器的輸入電壓為高壓直流電源，因此在硬件上具有軟啟動(dòng)電路，能夠防止高壓上電瞬間對(duì)電路造成的沖擊，同時(shí)具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等故障檢測(cè)電路，出現(xiàn)任何一種故障時(shí)，硬件及軟件都會(huì)同時(shí)關(guān)斷所有功率器件，提高了系統(tǒng)的可靠性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器示意圖，

【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明，參見(jiàn)圖1，其是本實(shí)用新型一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器示意圖。所述一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器其特征在于包括:電源模塊I分別與位置解碼模塊2、控制模塊3、隔離模塊4、驅(qū)動(dòng)模塊5、功率模塊6、上電延時(shí)模塊7、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8連接，位置解碼模塊2與控制模塊3連接，控制模塊3分別于隔離模塊4、上電延時(shí)模塊7、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8連接，隔離模塊4與驅(qū)動(dòng)模塊5連接，驅(qū)動(dòng)模塊5分別與功率模塊6、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8連接，功率模塊6分別與上電延時(shí)模塊7、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8連接。
[0009]所述電源模塊I接收270V高壓直流電源輸入，并轉(zhuǎn)換出15V電源為隔離模塊4、驅(qū)動(dòng)模塊5、上電延時(shí)模塊7、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8供電，電源模塊I的270V電源與功率模塊6連接，為大功率電機(jī)的功率部分提供電源，電源模塊I轉(zhuǎn)換出5V電源給位置解碼模塊2供電，電源模塊I轉(zhuǎn)換出3.3V電源給控制模塊3供電，位置解碼模塊2上電后產(chǎn)生電機(jī)位置傳感器需要的激磁信號(hào)，同時(shí)接收位置傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的正余弦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字信號(hào)，控制模塊3通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)時(shí)讀取位置解碼模塊2產(chǎn)生的信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)完成電機(jī)的矢量控制算法，控制模塊3同時(shí)接收故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8發(fā)送的故障信號(hào)，對(duì)所有的故障信號(hào)進(jìn)行邏輯綜合后產(chǎn)生六路電機(jī)控制PWM脈沖信號(hào)，經(jīng)隔離模塊4進(jìn)行強(qiáng)弱電之間的光隔離后送入驅(qū)動(dòng)模塊5，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊5進(jìn)行輸出功率放大并增加防止功率模塊6上下橋臂直通的死區(qū)后送給功率模塊6，功率模塊6實(shí)現(xiàn)電能向電機(jī)機(jī)械能的轉(zhuǎn)變，控制模塊3還產(chǎn)生上電延時(shí)控制信號(hào)，對(duì)上電延時(shí)模塊7的繼電器進(jìn)行控制，確保上電瞬間270V電壓緩慢加在功率模塊6的電容兩端，這樣能夠防止電流尖峰的出現(xiàn)，減小對(duì)系統(tǒng)的損害。
[0010]實(shí)施例
[0011]電源模塊I接收270V高壓直流電源輸入，并轉(zhuǎn)換出15V電源為隔離模塊4、驅(qū)動(dòng)模塊5、上電延時(shí)模塊7、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8供電，電源模塊I的270V電源與功率模塊6連接，為大功率電機(jī)的功率部分提供電源，電源模塊I轉(zhuǎn)換出5V電源給位置解碼模塊2供電，電源模塊I轉(zhuǎn)換出3.3V電源給控制模塊3供電，位置解碼模塊2上電后產(chǎn)生電機(jī)位置傳感器需要的激磁信號(hào)，同時(shí)接收位置傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的正余弦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字信號(hào)，控制模塊3通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)時(shí)讀取位置解碼模塊2產(chǎn)生的信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)完成電機(jī)的矢量控制算法，控制模塊3同時(shí)接收故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8發(fā)送的故障信號(hào)，對(duì)所有的故障信號(hào)進(jìn)行邏輯綜合后產(chǎn)生六路電機(jī)控制PWM脈沖信號(hào)，經(jīng)隔離模塊4進(jìn)行強(qiáng)弱電之間的光隔離后送入驅(qū)動(dòng)模塊5，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊5進(jìn)行輸出功率放大并增加防止功率模塊6上下橋臂直通的死區(qū)后送給功率模塊6，功率模塊6實(shí)現(xiàn)電能向電機(jī)機(jī)械能的轉(zhuǎn)變，控制模塊3還產(chǎn)生上電延時(shí)控制信號(hào)，對(duì)上電延時(shí)模塊7的繼電器進(jìn)行控制，確保上電瞬間270V電壓緩慢加在功率模塊6的電容兩端，這樣能夠防止電流尖峰的出現(xiàn)，減小對(duì)系統(tǒng)的損害。
[0012]本實(shí)用新型為一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器，其工作原理是:控制器從外部引入270V高壓直流電源，控制器的電源模塊I接收270V輸入，并轉(zhuǎn)換出15V電源為隔離模塊4、驅(qū)動(dòng)模塊5、上電延時(shí)模塊7、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8供電，電源模塊I的270V電源與功率模塊6連接，為大功率電機(jī)的功率部分提供電源，電源模塊I轉(zhuǎn)換出5V電源給位置解碼模塊2供電，電源模塊I轉(zhuǎn)換出3.3V電源給控制模塊3供電，位置解碼模塊2上電后產(chǎn)生電機(jī)位置傳感器需要的激磁信號(hào)，同時(shí)接收位置傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的正余弦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字信號(hào)，控制模塊3通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)時(shí)讀取位置解碼模塊2產(chǎn)生的信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)完成電機(jī)的矢量控制算法，控制模塊3同時(shí)接收故障檢測(cè)與保護(hù)模塊8發(fā)送的故障信號(hào)，對(duì)所有的故障信號(hào)進(jìn)行邏輯綜合后產(chǎn)生六路電機(jī)控制PWM脈沖信號(hào)，經(jīng)隔離模塊4進(jìn)行強(qiáng)弱電之間的光隔離后送入驅(qū)動(dòng)模塊5，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊5進(jìn)行輸出功率放大并增加防止功率模塊6上下橋臂直通的死區(qū)后送給功率模塊6，功率模塊6實(shí)現(xiàn)電能向電機(jī)機(jī)械能的轉(zhuǎn)變，控制模塊3還產(chǎn)生上電延時(shí)控制信號(hào)，對(duì)上電延時(shí)模塊7的繼電器進(jìn)行控制，確保上電瞬間270V電壓緩慢加在功率模塊6的電容兩端，這樣能夠防止電流尖峰的出現(xiàn)，減小對(duì)系統(tǒng)的損害。
[0013]本實(shí)用新型的一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器利用矢量控制算法，通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速給定的快速跟蹤與響應(yīng)，即使在較低的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，穩(wěn)態(tài)時(shí)也能達(dá)到極高的精度，控制器的輸入電壓為高壓直流電源，因此在硬件上具有軟啟動(dòng)電路，能夠防止高壓上電瞬間對(duì)電路造成的沖擊，同時(shí)具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等故障檢測(cè)電路，出現(xiàn)任何一種故障時(shí)，硬件及軟件都會(huì)同時(shí)關(guān)斷所有功率器件，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓低速高精度永磁同步電機(jī)控制器，其特征在于:所述同步電機(jī)控制器包括電源模塊(I)、位置解碼模塊(2)、控制模塊(3)、隔離模塊(4)、驅(qū)動(dòng)模塊(5)、功率模塊(6)、上電延時(shí)模塊(7)、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊(8)； 電源模塊(I)接收270V高壓直流電源輸入，并轉(zhuǎn)換出15V電源為隔離模塊(4)、驅(qū)動(dòng)模塊(5)、上電延時(shí)模塊(7)、故障檢測(cè)與保護(hù)模塊⑶供電；電源模塊(I)的270V電源與功率模塊(6)連接，為大功率電機(jī)的功率部分提供電源，電源模塊(I)轉(zhuǎn)換出5V電源給位置解碼模塊(2)供電，電源模塊(I)轉(zhuǎn)換出3.3V電源給控制模塊(3)供電；位置解碼模塊(2)上電后產(chǎn)生電機(jī)位置傳感器需要的激磁信號(hào)，同時(shí)接收位置傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的正余弦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字信號(hào)；控制模塊(3)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)實(shí)時(shí)讀取位置解碼模塊(2)產(chǎn)生的信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)完成電機(jī)的矢量控制算法；控制模塊(3)同時(shí)接收故障檢測(cè)與保護(hù)模塊(8)發(fā)送的故障信號(hào)，對(duì)所有的故障信號(hào)進(jìn)行邏輯綜合后產(chǎn)生六路電機(jī)控制PWM脈沖信號(hào)，經(jīng)隔離模塊(4)進(jìn)行強(qiáng)弱電之間的光隔離后送入驅(qū)動(dòng)模塊(5)，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊(5)進(jìn)行輸出功率放大并增加防止功率模塊(6)上下橋臂直通的死區(qū)后送給功率模塊(6);功率模塊(6)實(shí)現(xiàn)電能向電機(jī)機(jī)械能的轉(zhuǎn)變，控制模塊(3)產(chǎn)生上電延時(shí)控制信號(hào)，對(duì)上電延時(shí)模塊(7)的繼電器進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】H02P6/08GK204258678SQ201420684897
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】趙小鵬, 劉瑾, 周育茹, 牛艷艷, 酒晨霄, 郭偉, 趙東東 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)第六一八研究所