一種新型永磁同步電機控制系統的制作方法
【專利摘要】一種新型永磁同步電機控制系統，屬于電機控制技術領域。本實用新型為了解決現有全數字化PWM波形生成不精確的問題。本實用新型包括主電路、永磁同步電機、電機運動控制芯片、變換電路、三角波發生電路、比較器、驅動隔離電路和速度與位置傳感器，電機運動控制芯片通過變換電路與比較器電性連接，比較器上還連接有三角波發生電路，比較器通過驅動隔離電路與所述主電路電性連接，電機運動控制芯片上還連接有電流傳感器和速度與位置傳感器，電流傳感器和速度與位置傳感器與永磁同步電機建立電性連接。本實用新型實現了提高控制電機的響應速度和計算精度的目的，解決了數字控制系統算法復雜而引起的控制效率降低與近似算法產生的誤差較大的問題。
【專利說明】
一種新型永磁同步電機控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種新型永磁同步電機控制系統，屬于電機控制技術領域。
【背景技術】
[0002]永磁同步電機具有著功率密度大、結構簡單、效率高等諸多優點，隨著永磁材料性能的不斷發展和提高，特別是其熱穩定性和耐腐蝕性的改善和價格的逐步降低以及電力電子器件的進一步發展，加上永磁電機研究開發經驗的逐步成熟，永磁電機在汽車、國防、工農業生產和日常生活等方面獲得了廣泛的應用。
[0003]目前，矢量控制通過解耦電流的方式使交流電機控制系統獲得能夠媲美直流調速系統的性能，因而全數字化矢量控制方式成為當今電機控制領域的主要控制方式，但因全數字化矢量控制采用數字信號運算處理生成PWM驅動信號，需使用近似算法計算載波與三角波交截點，因而不可避免的產生誤差，引起計算精度問題，最終影響電機控制性能。
【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，進而提供一種新型永磁同步電機控制系統。
[0005]—種新型永磁同步電機控制系統包括主電路、永磁同步電機、電機運動控制芯片、變換電路、三角波發生電路、比較器、驅動隔離電路、電流傳感器和速度與位置傳感器，所述電機運動控制芯片通過變換電路與比較器電性連接，所述比較器上還連接有三角波發生電路，比較器通過驅動隔離電路與所述主電路電性連接，電機運動控制芯片上還連接有電流傳感器和速度與位置傳感器，電流傳感器和速度與位置傳感器與永磁同步電機建立電性連接。
[0006]優選的:所述主電路包括工頻電源模塊，整流濾波電路和逆變電路，所述工頻電源模塊與整流濾波電路、逆變電路依次電性連接。
[0007]優選的:所述電流傳感器與逆變電路輸出端相連，驅動隔離電路的輸出端與逆變電路功率器件的受控端相連。
[0008]優選的:所述電流傳感器為霍爾電流傳感器或分流器，位置速度傳感器為絕對位置編碼器、增量式編碼器、霍爾傳感器或旋轉變壓器，三角波發生電路為分立元件組成的模擬電路或三角波發生芯片組成。
[0009]本實用新型的有益效果為:本實用新型提出的一種模數綜合的控制策略控制永磁同步電機，從而達到降低控制算法復雜性，提高控制電機的響應速度和計算精度的目的，克服了模擬控制系統易受環境溫度變化，控制參數不易調節的缺點，同時解決了數字控制系統算法復雜而引起的控制效率降低與近似算法產生的誤差較大的問題。
[0010]與全數字化控制系統相比較，將載波與調制波比較生成PWM驅動方波的部分從運動控制芯片中移出，在芯片外部以模擬電路方式實現，由于模擬信號的連續性，可使載波與調制波直接比較實現自然采樣法，無需采用近似算法來計算載波與調制波的交點，從而減小了計算誤差。
【附圖說明】
[0011]圖1為一種新型永磁同步電機控制系統結構框圖；
[0012]圖2為一種新型永磁同步電機控制系統控制原理圖；
[0013]圖3為一種新型永磁同步電機控制系統模數綜合控制原理框圖；
[0014]圖中1-主電路，2-永磁同步電機，3-電機運動控制芯片，4-變換電路，5-三角波發生電路，6-比較器，7-驅動隔離電路，8-電流傳感器，9-速度與位置傳感器，10-工頻電源模塊，11 -整流濾波電路，12-逆變電路。
【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，本實施方式的一種新型永磁同步電機控制系統包括主電路1、永磁同步電機2、電機運動控制芯片3、變換電路4、三角波發生電路
5、比較器6、驅動隔離電路7、電流傳感器8和速度與位置傳感器9，所述電機運動控制芯片3通過變換電路4與比較器6電性連接，所述比較器6上還連接有三角波發生電路5，比較器通過驅動隔離電路7與所述主電路電性連接，電機運動控制芯片3上還連接有電流傳感器8和速度與位置傳感器9，電流傳感器8和速度與位置傳感器9與永磁同步電機2建立電性連接；所述主電路I包括工頻電源模塊1，整流濾波電路11和逆變電路12，所述工頻電源模塊1與整流濾波電路11、逆變電路12依次電性連接;所述電流傳感器8與逆變電路12輸出端相連，驅動隔離電路7的輸出端與逆變電路功率器件的受控端相連;所述電流傳感器8為霍爾電流傳感器或分流器，位置速度傳感器9為絕對位置編碼器、增量式編碼器、霍爾傳感器或旋轉變壓器，三角波發生電路5為分立元件組成的模擬電路或三角波發生芯片組成。
[0016]本實用新型的電機運動控制芯片3、變換電路4、三角波發生電路5和隔離驅動電路7組成控制電路;電流傳感器8、速度與位置傳感器9組成信號采集電路;電流傳感器8采用霍爾電流傳感器或分流器，速度與位置傳感器9采用絕對位置編碼器、增量式編碼器、霍爾傳感器或旋轉變壓器;信號采集電路由相關傳感器的一次回路與逆變電路12、永磁同步電機2相連，信號采集電路對應的傳感器二次回路的信號輸出端與以電機運動控制芯片3為核心的控制電路相連，以電機運動控制芯片3為核心的控制電路由計算得到調制波實時值經D/A輸出并由變換電路4轉換為交流正弦波信號和三角波發生電路5發出的三角波信號通過比較器6輸出驅動功率器件的PWM信號，PWM信號經驅動隔離電路7調理放大后驅動逆變電路12,繼而實現對永磁同步電機的控制。
[0017]如圖2所示，本實用新型運動控制器包括坐標逆變換模塊，PI調節模塊，電流轉速比較模塊。永磁同步電機的轉速位置信號經位置速度傳感器傳輸到運動控制器，與輸入轉速給定值相比較后經過PI處理得到交軸電流iq，采用id = 0控制，將其與霍爾電流傳感器得到的三相定子電流值ia, ib, ic經坐標變換比較得到計算三相定子電壓值uaO，ubO，ucO，經PI模塊運算后輸出PWM調制正弦波信號，輸出的PWM調制信號通過比較器與模擬電路產生的三角波相互比較生成PWM驅動信號，這種信號生成方式降低了運動控制芯片內部近似算法所產生的誤差，同時因算法簡單，可以有效提升電機控制系統的響應速度和穩定性。
[0018]如圖3所示，由運動控制芯片經D/A芯片轉換產生調制正弦波，采用自然采樣雙極性調制法與模擬電路產生的三角波模擬信號經比較器比較生成PWM驅動方波。
【主權項】
1.一種新型永磁同步電機控制系統，包括主電路(I)、永磁同步電機(2)、電機運動控制芯片(3)、變換電路(4)、三角波發生電路(5)、比較器(6)、驅動隔離電路(7)、電流傳感器(8)和速度與位置傳感器(9)，其特征在于:所述電機運動控制芯片(3)通過變換電路(4)與比較器(6)電性連接，所述比較器(6)上還連接有三角波發生電路(5)，比較器通過驅動隔離電路(7)與所述主電路電性連接，電機運動控制芯片(3)上還連接有電流傳感器(8)和速度與位置傳感器(9)，電流傳感器(8)和速度與位置傳感器(9)與永磁同步電機(2)建立電性連接。2.根據權利要求1所述的一種新型永磁同步電機控制系統，其特征在于:所述主電路(I)包括工頻電源模塊(1)，整流濾波電路(11)和逆變電路(12)，所述工頻電源模塊(10)與整流濾波電路(11 )、逆變電路(12)依次電性連接。3.根據權利要求2所述的一種新型永磁同步電機控制系統，其特征在于:所述電流傳感器(8)與逆變電路(12)輸出端相連，驅動隔離電路(7)的輸出端與逆變電路功率器件的受控端相連。4.根據權利要求3所述的一種新型永磁同步電機控制系統，其特征在于:所述電流傳感器(8)為霍爾電流傳感器或分流器，位置速度傳感器(9)為絕對位置編碼器、增量式編碼器、霍爾傳感器或旋轉變壓器，三角波發生電路(5)為分立元件組成的模擬電路或三角波發生芯片組成。
【文檔編號】H02P21/22GK205509915SQ201620340870
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】康爾良, 姬北岳
【申請人】哈爾濱理工大學