一種新型異步電機模數綜合控制系統的制作方法
【專利摘要】一種新型異步電機模數綜合控制系統，屬于電機控制技術領域。本實用新型的目的是解決現有全數字化PWM波形生成不精確的問題。本實用新型包括主電路、異步電機、電機運動控制芯片、高通濾波器、三角波發生芯片、比較器、驅動電路、電流傳感器和光電編碼器，與比較器上電性連接有高通濾波器和三角波發生芯片，比較器通過驅動電路與所述主電路電性連接，高通濾波器連接在電機運動控制芯片上，電機運動控制芯片還連接有電流傳感器和光電編碼器，電流傳感器和光電編碼器與異步電機建立電性連接。本實用新型沒有常規生成PWM驅動信號的復雜軟件步驟運算，提高了生成的PWM波形的精度，提高了異步電動機的控制性能。
【專利說明】
一種新型異步電機模數綜合控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種新型異步電機模數綜合控制系統，屬于電機控制技術領域。
【背景技術】
[0002]電機矢量控制利用了坐標變換方式并進行相應的計算，對轉矩電流和勵磁電流進行解耦控制，得到與直流調速性能相媲美的交流調速性能。目前，數字化矢量控制已成為了交流傳動系統領域的主要控制方法，其中矢量控制技術和SVPWM(空間矢量脈寬調制)矢量控制技術能很好地控制電機，面積等效原理是由調制波與載波的交點確定逆變器開關器件的通斷來獲得幅值相等，寬度按正弦規律變化的脈沖序列來控制異步電機。SPWM(脈寬調制)對稱規則采樣法按照軟件編程計算載波與調制波交點，將其存入內存，再通過查表及必要的計算產生PWM波。這種方法受內存影響較大，不能保證PWM波的精度，尤其當載波頻率較低時，生成的PWM波的精確度更低。
[0003]SVPWM的理論基礎是平均值等效原理，即在一個在載波周期內通過對基本電壓空間矢量的合成，使其平均值與給定電壓空間矢量相等。包括以下步驟:1.判斷參考電壓所處的扇區；2.各扇區內電壓矢量的作用時間的計算;3.逆變器開關狀態切換點的計算。SVPWM算法由于涉及到坐標變換、扇區判斷、三角函數計算等步驟而使計算量很大，不利于高精度實時控制。而且復雜的控制算法會降低它的執行效率，增加其所占的內存空間，進一步降低PWM波形計算精度，降低異步電動機的控制性能。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是為解決上述技術問題，進而提供一種異步電機模數綜合控制系統。
[0005]—種異步電機模數綜合控制系統包括主電路、異步電機、電機運動控制芯片、高通濾波器、三角波發生芯片、比較器、驅動電路、電流傳感器和光電編碼器，所述的比較器上電性連接有高通濾波器和三角波發生芯片，比較器通過驅動電路與所述主電路電性連接，所述高通濾波器連接在電機運動控制芯片上，電機運動控制芯片還連接有電流傳感器和光電編碼器，電流傳感器和光電編碼器與異步電機建立電性連接。
[0006]優選的:所述主電路包括工頻交流電源，整流模塊和逆變模塊，所述交流電源與整流模塊、逆變模塊依次電性連接。
[0007]優選的:所述的電流傳感器采用霍爾電流傳感器。
[0008]優選的:所述三角波發生芯片發出三角波作為載波信號，其頻率可調，幅值固定。
[0009]優選的:所述電機運動控制芯片經計算得到控制逆變模塊輸出電壓的正弦波實時值由高通濾波器轉換為交流正弦波調制信號。
[0010]本實用新型的有益效果為:本實用新型一種采用模數綜合的控制系統來控制異步電動機，利用模擬電路和數字化電路的優點，簡化數字化控制的計算載波與調制波交點產生功率器件PWM驅動信號的不精確算法，與SPffM控制算法相比，不需要軟件計算大量的載波與調制波交點，大大減少了軟件計算所需的內存空間，保證了生成的PWM波形的精度。與SVPffM算法相比，沒有復雜的軟件步驟運算，提高了生成的PffM波形的精度。從而解決現有全數字化PffM波形生成不精確的問題，提高了異步電動機的控制性能。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為一種異步電機模數綜合控制系統結構框圖；
[0012]圖2為一種異步電機模數綜合控制系統矢量控制原理圖；
[0013]圖3為一種異步電機模數綜合控制系統模數綜合控制原理框圖；
[0014]圖中1-主電路，2-異步電機，3-電機運動控制芯片，4-高通濾波器，5-三角波發生芯片，6-比較器，7-驅動電路，8-電流傳感器，9-光電編碼器，I O-工頻交流電源，11-整流模塊，12-逆變模塊。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的一種異步電機模數綜合控制系統包括主電路1、異步電機2、電機運動控制芯片3、高通濾波器4、三角波發生芯片5、比較器6、驅動電路7、電流傳感器8和光電編碼器9，所述的比較器6上電性連接有高通濾波器4和三角波發生芯片5，比較器6通過驅動電路7與所述主電路I電性連接，所述高通濾波器4連接在電機運動控制芯片3上，電機運動控制芯片3還連接有電流傳感器8和光電編碼器9，電流傳感器8和光電編碼器9與異步電機2建立電性連接;所述主電路包括工頻交流電源10，整流模塊11，逆變模塊12，工頻交流電源10經整流模塊11和逆變模塊12給異步電動機2供電；電流傳感器8采用霍爾電流傳感器所述三角波發生芯片5發出三角波作為載波信號，其頻率可調，幅值固定;所述電機運動控制芯片3經計算得到控制逆變模塊12輸出電壓的正弦波實時值由高通濾波器4轉換為交流正弦波調制信號。
[0016]本實用新型以電機運動控制芯片3為核心的控制器，包括坐標變換模塊，轉子磁鏈計算模塊，PI調節模塊;異步電機2的電流信號經電流傳感器8，轉速信號經光電編碼器9傳到電機運動控制芯片3，電機運動控制芯片3對輸入電流信號進行坐標變換，再和轉速信號進行計算處理，輸出正弦波作為調制信號;模擬電路產生三角波信號作為載波信號，與調制信號通過比較器6比較產生功率器件的驅動信號來控制異步電動機2。與SPWM控制算法相比，不需要軟件計算大量的載波與調制波交點，大大減少了軟件計算所需的內存空間，保證了生成的Pmi波形的精度。與SVPmi算法相比，沒有復雜的軟件步驟運算，提高了生成的pwm波形的精度。
[0017]調制波由電機運動控制芯片D/A發出經高通濾波器4轉換為交流正弦波信號，載波由三角波發生芯片5生成，兩者通過構成模數比較產生功率器件的驅動信號的功率控制方式來控制異步電動機，克服現有全數字化PWM波形生成不精確的問題，以提高異步電動機的控制性能，使異步電機更可靠，穩定運行。
[0018]理想情況下，逆變器同一橋臂的上下兩個功率開關器件總是互補導通和關斷的。但因器件的導通和關斷都需要一定的時間，且一般是關斷時間比導通時間長。因此，在上下橋臂的導通和關斷中間加入了一段死區延時，以防止直流側短路。本實用新型根據功率器件的特點由硬件電路設置死區時間，避免同一橋臂的上下器件直通現象，即在換相時作用以防止上下橋臂的直通。
【主權項】
1.一種異步電機模數綜合控制系統，包括主電路(I)、異步電機(2)、電機運動控制芯片(3)、高通濾波器(4)、三角波發生芯片(5)、比較器(6)、驅動電路(7)、電流傳感器(8)和光電編碼器(9)，其特征在于:所述的比較器(6)上電性連接有高通濾波器(4)和三角波發生芯片(5)，比較器(6)通過驅動電路(7)與所述主電路(I)電性連接，所述高通濾波器(4)連接在電機運動控制芯片(3)上，電機運動控制芯片(3)還連接有電流傳感器(8)和光電編碼器(9)，電流傳感器(8)和光電編碼器(9)與異步電機(2)建立電性連接。2.根據權利要求1所述的一種異步電機模數綜合控制系統，其特征在于:所述主電路(I)包括工頻交流電源(1)，整流模塊(II)和逆變模塊(12 )，所述交流電源(I O)與整流模塊(II)、逆變模塊(12)依次電性連接。3.根據權利要求2所述的一種異步電機模數綜合控制系統，其特征在于:所述的電流傳感器(8)采用霍爾電流傳感器。4.根據權利要求3所述的一種異步電機模數綜合控制系統，其特征在于:所述三角波發生芯片(5)發出三角波作為載波信號，其頻率可調，幅值固定。5.根據權利要求4所述的一種異步電機模數綜合控制系統，其特征在于:所述電機運動控制芯片(3)經計算得到控制逆變模塊(12)輸出電壓的正弦波實時值由高通濾波器(4)轉換為交流正弦波調制信號。
【文檔編號】H02P21/22GK205509914SQ201620340877
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】康爾良, 孫強
【申請人】哈爾濱理工大學