專利名稱：初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電機控制技術領域，具體涉及一種初級繞組分段結構同步直線 電機的控制裝置。
背景技術：
直線電機不需要中間轉換機構而將電能直接轉換成直線運動所需的機械 能，在響應速度快及大推力系統(tǒng)中得到廣泛的應用。與其它類型的電機相比較 而言，由于直線同步電機具有較高的效率和功率因數，在實際應用中具有較好
的應用前景；并且隨著永磁材料的發(fā)展，特別是在高性能永磁材料NdFeB出 現(xiàn)后，永磁直線同步電機(PMLSM)因其力能指標高、損耗小、響應速度快 等特點在與其他高速精密系統(tǒng)相對比時，具有很大的優(yōu)越性。在數控機床、高 速運輸、電磁彈射和提升系統(tǒng)等領域都有著廣泛的應用前景。永磁直線同步電 機根據結構特點進行分類，可分為長初級短次級(LPSS)型與短初級長次級 (SPLS)型兩種，其中短初級長次級型直線同步電機在運行過程中，其動子 需要與供電電纜相連，給系統(tǒng)的正常工作，尤其是長行程電機系統(tǒng)的作業(yè)帶來 不便，而且還影響到整個系統(tǒng)的可靠性和安全性。因此在長行程電機控制裝置 中，不宜采用短初級長次級型直線同步電機；長初級短次級型直線同步電機由 于其初級較長，電感較大，存在較大的損耗，從而降低了系統(tǒng)的效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決長初級短次級型直線同步電機初級較長，電感大，損耗高， 系統(tǒng)效率低的問題，而提出的一種初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制 裝置。
初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝置，它包括結構相同的第一
信號隔離電路模塊和第二信號隔離電路模塊；它還包括處理器電路模塊、直線 位移檢測裝置、直線位移接口電路模塊、第一變頻器驅動模塊和第二變頻器驅
動模塊；直線位移檢測裝置的直線位移差分信號輸出端與直線位移接口電路模
塊的直線位移差分信號輸入端相連；直線位移接口電路模塊的直線位移信號輸 出端分別與處理器電路模塊的第一直線位移信號輸入端和第二直線位移信號 輸入端相連；處理器電路模塊的第一驅動信號輸出端和第二驅動信號輸出端分別通過第一信號隔離電路模塊和第二信號隔離電路模塊與第一變頻器驅動模 塊的驅動信號輸入端和第二變頻器驅動模塊的驅動信號輸入端相連。
本發(fā)明實現(xiàn)了對初級繞組分段結構的直線電機的良好控制，同時還具備低 功耗、高可靠性的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為具體實施方式
二的結構示意圖；圖3 為具體實施方式
三的電路結構示意圖；圖4為具體實施方式
六的電路結構示意 圖；圖5為具體實施方式
七的電路結構示意圖；圖6為具體實施方式
八的電路 結構示意圖；圖7為本發(fā)明所控制的初級繞組分段結構永磁同步直線電機的供 電系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式包括結構相同 的第一信號隔離電路模塊7和第二信號隔離電路模塊8;它還包括處理器電路 模塊1、直線位移檢測裝置5、直線位移接口電路模塊6、第一變頻器驅動模 塊9和第二變頻器驅動模塊10;處理器電路模塊1采用美國TI公司生產的型 號為TMS320F2808的高性能芯片；直線位移檢測裝置5的直線位移差分信號 輸出端與直線位移接口電路模塊6的直線位移差分信號輸入端相連；直線位移 接口電路模塊6的直線位移信號輸出端分別與處理器電路模塊1的第一直線位 移信號輸入端和第二直線位移信號輸入端相連；處理器電路模塊1的第一驅動 信號輸出端和第二驅動信號輸出端分別通過第一信號隔離電路模塊7和第二 信號隔離電路模塊8與第一變頻器驅動模塊9的驅動信號輸入端和第二變頻器 驅動模塊10的驅動信號輸入端相連。
具體實施方式
二結合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方 式一不同點在于處理器電路模塊1由處理器芯片DSP1-1、仿真器與FLASH程 序固化接口模塊1-2、捕捉單元接口模塊1-3、增量式光電編碼器接口模塊1-4、 串行通訊單元模塊1-5和晶振及復位電路模塊1-6組成；仿真器與FLASH程 序固化接口模塊1-2的程序數據輸入輸出端與處理器芯片DSP1-1的程序數據 輸出輸入端相連，捕捉單元接口模塊1-3的位移信號輸出端與處理器芯片 DSP1-1的第二位移信號輸入端相連，捕捉單元接口模塊1-3的直線位移信號輸入端與直線位移接口電路模塊6的直線位移信號輸出端相連，捕捉單元接口 模塊1-3的直線位移信號輸入端即為處理器電路模塊1的第二直線位移信號輸 入端;增量式光電編碼器接口模塊1-4的位移信號輸出端與處理器芯片DSP1-1 的第一位移信號輸入端相連，增量式光電編碼器接口模塊1-4的直線位移信號 輸入端與直線位移接口電路模塊6的直線位移信號輸出端相連；增量式光電編 碼器接口模塊1-4的直線位移信號輸入端即為處理器電路模塊1的第一直線位 移信號輸入端；串行通訊單元模塊1-5的通訊數據信號輸出端與處理器芯片 DSP1-1的通訊數據信號輸入端相連，晶振及復位電路模塊1-6的時鐘復位信 號輸出端與處理器芯片DSP1-1的時鐘復位信號輸入端相連；處理器芯片 DSP1-1的第一驅動信號輸出端和第二驅動信號輸出端分別通過第一信號隔離 電路模塊7和第二信號隔離電路模塊8與第一變頻器驅動模塊9的驅動信號輸 入端和第二變頻器驅動模塊10的驅動信號輸入端相連。其它組成和連接方式 與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖3說明本實施方式，本實施方式與具體實施方 式一不同點在于所述直線位移接口電路模塊6由第一芯片U1、第二芯片U2、 第一電阻Rl至第九電阻R9和第一電容Cl至第九電容C9組成；第一電阻Rl 的一端與第二電阻R2的一端相連；第一電阻R1的另一端分別與第二電容C2 的一端和第一芯片U1的第一運算放大器的正相輸入端相連；第二電阻R2的 另一端與第一電容C1的一端相連；第二電容C2的另一端分別與第三電容C3 的一端和地線相連；第一電容C1的另一端與第三電阻R3的一端相連，第三 電阻R3的另一端分別與第三電容C3的另一端和第一芯片U1的第一運算放大 器的負相輸入端相連；第四電阻R4的一端與第五電阻R5的一端相連；第四 電阻R4的另一端分別與第五電容C5的一端和第一芯片U1的第二運算放大器 的正相輸入端相連；第五電阻R5的另一端與第四電容C4的一端相連；第五 電容C5的另一端分別與第六電容C6的一端和地線相連；第四電容C4的另一 端與第六電阻R6的一端相連，第六電阻R6的另一端分別與第六電容C6的另 一端和第一芯片U1的第二運算放大器的負相輸入端相連；第七電阻R7的一 端與第八電阻R8的一端相連；第七電阻R7的另一端分別與第八電容C8的一 端和第一芯片Ul的第三運算放大器的正相輸入端相連；第八電阻R8的另一端與第七電容C7的一端相連；第八電容C8的另一端分別與第九電容C9的一 端和地線相連；第七電容C7的另一端與第九電阻R9的一端相連，第九電阻 R9的另一端分別與第九電容C9的另一端和第一芯片Ul的第三運算放大器的 負相輸入端相連；第一芯片Ul的第一運算放大器 第三運算放大器的輸出端 分別與第二芯片U2的第一反向器的輸入端、第三反向器的輸入端和第五反向 器的輸入端相連；第二芯片U2的第一反向器的輸出端與第二芯片U2的籌二 反向器的輸入端相連；第二芯片U2的第三反向器的輸出端與第二芯片U2的 第四反向器的輸入端相連；第二芯片U2的第五反向器的輸出端與第二芯片 U2的第六反向器的輸入端相連；第一電阻R1的一端、第一電容C1的另一端、 第四電阻R4的一端、第四電容C4的另一端、第七電阻R7的一端和第七電容 C7的另一端共同組成了直線位移接口電路模塊6直線位移差分信號輸入端； 第二芯片U2的第二反向器的輸出端、第四反向器的輸出端和第六反向器的輸 出端即為直線位移接口電路模塊6的直線位移信號輸出端。其它組成和連接方 式與具體實施方式
一相同。第一芯片U1采用型號為DS3486的芯片，第二芯 片U2采用型號為74LVC14的芯片。
具體實施方式
四結合圖1說明本實施方式，本實施方式直線位移檢測 裝置5采樣檢測的信號為直線位移ABZ差分信號或直線位移UVW差分信號。
具體實施方式
五結合圖1、圖2說明本實施方式，本實施方式與具體 實施方式一、二、三或四不同點在于它還增加了電流采樣及過流保護電路模塊 2、溫度檢測及過熱保護電路模塊3和故障保護電路模塊4;電流采樣及過流 保護電路模塊2的兩路電流信號輸入端分別與裝設在同步直線電機任意兩相 定子繞組上的電流傳感器14的電流信號輸出端相連；電流采樣及過流保護電 路模塊2的電流數據信號輸出端與處理器電路模塊1的電流數據信號輸入端相 連；溫度檢測及過熱保護電路模塊3的溫度信號輸入端與裝設在同步直線電機 定子繞組上的溫度傳感器15的溫度信號輸出端相連；故障保護電路模塊4的 電流故障信號及溫度故障信號輸入端分別與電流采樣及過流保護電路模塊2 的電流故障信號輸出端和溫度檢測及過熱保護電路模塊3的溫度故障信號輸 出端相連；故障保護電路模塊4的選通與關斷信號輸出端分別與第一信號隔離 電路模塊7的選通與關斷信號輸入端和第二信號隔離電路模塊8的選通與關斷
10信號輸入端相連。其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。
本實施方式的工作原理本控制裝置上電以后，處理器電路模塊l首先進 行系統(tǒng)初始化，通過系統(tǒng)的電流采樣及過流保護電路模塊2和溫度檢測及過熱 保護電路模塊3對直線電機的電流和溫度進行檢測、處理，來判斷系統(tǒng)是否工 作正常。如果系統(tǒng)出現(xiàn)過流或者過熱現(xiàn)象，過流或過熱保護電路向故障保護電 路模塊4發(fā)出故障信號，故障保護電路模塊4將封鎖第一變頻器和第二變頻器 的驅動信號，使直線電機停止工作。直線位移接口電路模塊6接收直線位移裝 置5輸出的直線位移差分信號并通過直線位移信號輸出端分別將直線位移信 號通過處理器電路模塊1的第一直線位移信號輸入端和第二直線位移信號輸 入端傳輸給處理器電路模塊1的增量式光電編碼器接口模塊l-4和捕捉單元接 口模塊l-3，通過直線位移裝置5輸出的直線位移差分信號的種類，來判斷處 理器電路模塊1的增量式光電編碼器接口模塊1-4和捕捉單元接口模塊1-3接 收的直線位移信號是否為有效信號；當直線位移裝置5輸出的為直線位移ABZ 差分信號，處理器電路模塊1的增量式光電編碼器接口模塊l-4接收到的直線 位移信號為有效信號，捕捉單元接口模塊1-3接收到的直線位移信號為無效信 號，處理器芯片DSPl-l將捕捉單元接口模塊l-3接收到的無效信號封鎖，而 利用增量式光電編碼器接口模塊l-4接收到的直線位移信號與與其對應的標準 指令值進行比較，得到相應的偏差信號，再經處理器根據所需控制量進行控制 驅動第一變頻器驅動模塊9和第二變頻器驅動模塊10，實現(xiàn)對初級繞組分段 結構同步直線電機的控制，當直線位移裝置5輸出的為直線位移UVW差分信 號，處理器電路模塊1的增量式光電編碼器接口模塊l-4接收到的直線位移信 號為無效信號，捕捉單元接口模塊l-3接收到的直線位移信號為有效信號，處 理器芯片DSP1-1將通過捕捉單元接口模塊1-3接收到的有效信號實現(xiàn)對初級 繞組分段結構同步直線電機的控制，當直線位移裝置5輸出的為直線位移 UVW差分信號主要應用于無刷直線電機，處理器芯片DSP1-1對捕捉單元接 口模塊1-3的輸入的直線位移信號進行電平檢查，以決定無刷直線電機的換相 時序。由圖7可見，初級繞組分段結構永磁同步直線電機的初級繞組被分為多 段(記為N段)，電機的供電系統(tǒng)采用兩個變頻器饋電，第一變頻器驅動模塊 9和第二變頻器驅動模塊10實現(xiàn)對兩個變頻器驅動控制；第一變頻器9經可控開關與標號為奇數(1，3,5，…)的定子繞組段連接；第二變頻器10經可控開 關與標號為偶數(2，4,6，…)的定子繞組段連接，其中可控開關的通斷由處理 器電路模塊l控制。當電機動子只與某段定子段存在耦合時，該段定子對應的 可控開關被打開，而其他段的可控開關被關斷；當電機動子與某前后兩段定子 段存在耦合時，這兩段定子對應的可開關均被打開，而其他段的可控開關被關 斷。
具體實施方式
六結合圖4說明本實施方式，本實施方式與具體實施方 式五不同點在于所述電流采樣及過流保護電路模塊2由第三芯片U3、第四芯 片U4、第五芯片U5、第一穩(wěn)壓源11和第十電阻R10至第二十六電阻R26組 成；第十電阻RIO的一端分別與第四芯片U4中的第一運算放大器的正相輸入 端和第四芯片U4中的第二運算放大器的負相輸入端相連，第十電阻RIO的另 一端分別與第十一電阻Rll的一端和第三芯片U3中的第一運算放大器的輸出 端相連；第十一電阻Rll的另一端分別與第十二電阻R12的一端、第十三電 阻R13的一端和第三芯片U3中的第一運算放大器的負相輸入端相連；第十二 電阻R12的另一端分別與第二十電阻R20的一端、第五芯片U5中的第一運算 放大器的正相輸入端和第五芯片U5中的第二運算放大器的負相輸入端相連； 第十三電阻R13的另一端分別與第二十六電阻R26的一端、第五芯片U5中的 第三運算放大器的正相輸入端和第五芯片U5中的第四運算放大器的負相輸入 端相連；第十四電阻R14的一端與第三芯片U3中的第一運算放大器的正相輸 入端相連，第十四電阻R14的另一端接地；第十五電阻R15的一端即為電流 采樣及過流保護電路模塊2的一路電流信號輸入端，第十五電阻R15的另一 端分別與第十六電阻R16的一端、第十七電阻R17的一端和第三芯片U3中的 第二運算放大器的正相輸入端相連；第十六電阻R16的另一端與第一穩(wěn)壓源 11相連；第十七電阻R17的另一端分別與第十八電阻R18的一端和地線相連； 第十八電阻R18的另一端分別與第十九電阻R19的一端和第三芯片U3中的第 二運算放大器的負相輸入端相連；第十九電阻R19的另一端分別與第二十電 阻R20的一端和第三芯片U3中的第二運算放大器的輸出端相連；第二十電阻 R20的另一端分別與第十二電阻R12的一端、第五芯片U5中的第一運算放大 器的正相輸入端和第五芯片U5中的第二運算放大器的負相輸入端相連；第二十一電阻R21的一端即為電流采樣及過流保護電路模塊2的另一路電流信號 輸入端，第二十一電阻R21的另一端分別與第二十二電阻R22的一端、第二 十三電阻R23的一端和第三芯片U3中的第三運算放大器的正相輸入端相連； 第二十二電阻R22的另一端與第一穩(wěn)壓源11相連；第二十三電阻R23的另一 端分別與第二十四電阻R24的一端和地線相連；第二十四電阻R24的另一端 分別與第二十五電阻R25的一端和第三芯片U3中的第三運算放大器的負相輸 入端相連；第二十五電阻R25的另一端分別與第二十六電阻R26的一端和第 三芯片U3中的第三運算放大器的輸出端相連；第二十六電阻R26的另一端分 別與第十三電阻R13的一端、第五芯片U5中的第三運算放大器的正相輸入端 和第五芯片U5中的第四運算放大器的負相輸入端相連；第四芯片U4中的第 一運算放大器的輸出端分別與第四芯片U4中的第二運算放大器的輸出端和第 五芯片U5中的第一運算放大器的輸出端至第四運算放大器的輸出端相連；第 四芯片U4中的第一運算放大器的輸出端即為電流采樣及過流保護電路模塊2 的電流故障信號輸出端；第四芯片U4中的第一運算放大器的負相輸入端分別 與第五芯片U5中的第一運算放大器的負相輸入端和第五芯片U5中的第三運 算放大器的負相輸入端相連；第四芯片U4中的第二運算放大器的正相輸入端 分別與第五芯片U5中的第二運算放大器的正相輸入端和第五芯片U5中的第 四運算放大器的正相輸入端相連。其它組成和連接方式與具體實施方式
五相 同。第三芯片U3采用型號為TL074的芯片；第四芯片U4和第五芯片U5均 采用型號為LM339的芯片。電流采樣及過流保護電路模塊2對電機定子繞組 的兩相電流進行采樣，并根據安全工作需要設置繞組電流的最小工作電流與最 大工作電流，將采樣獲得的電流分別與其進行比較，如果電流過大，電流上限 比較器的輸出將輸出低電平，產生故障信號送至處理器電路模塊l。如果電流 過小，電流下限比較器的輸出將輸出低電平，同樣產生故障信號送至故障保護 電路模塊4及處理器電路模塊1以便進行系統(tǒng)保護。
具體實施方式
七結合圖5說明本實施方式，本實施方式與具體實施方 式五不同點在于所述溫度檢測及過熱保護電路模塊3由第六芯片U6、第七芯 片U7、第二穩(wěn)壓源12和第二十七電阻R27至第三十一電阻R31組成；第二 十七電阻R27的一端分別與第六芯片U6中的第一運算放大器的輸出端和第二十八電阻R28的一端相連，第二十七電阻R27的另一端與第七芯片U7中的第 一運算放大器的正相輸入端相連；第七芯片U7中的第一運算放大器的負相輸 入端與第二穩(wěn)壓源12相連，第七芯片U7中的第一運算放大器的輸出端即為 溫度檢測及過熱保護電路模塊3的溫度故障信號輸出端；第二十八電阻R28 的另一端分別與第二十九電阻R29的一端和第六芯片U6中的第一運算放大器 的負相輸入端相連；第二十九電阻R29的另一端與地線相連；第三十電阻R30 的一端即為溫度檢測及過熱保護電路模塊3的溫度信號輸入端，第三十電阻 R30的另一端分別與第三十一電阻R31的一端和第六芯片U6中的第一運算放 大器的正相輸入端相連；第三十一電阻R31的另一端與地線相連。其它組成 和連接方式與具體實施方式
五相同。第六芯片U6采用型號為TLC272的芯片。 溫度檢測及過熱保護電路模塊3將溫度傳感器檢測到的溫度信號輸出經過運 算放大器放大，然后送至第七芯片U7與基準溫度進行比較，判斷系統(tǒng)溫度是 否高于最大允許工作溫度值，從而決定是否發(fā)送溫度故障信號。
具體實施方式
八結合圖6說明本實施方式，本實施方式與具體實施方 式五不同點在于所述故障保護電路模塊4由RS觸發(fā)器13、開關S1、發(fā)光二 極管D1、第三十二電阻R32、第三十三電阻R33和第三十四電阻R34組成； 開關S1的一端與第三十二電阻R32的一端相連，開關S1的另一端分別與RS 觸發(fā)器13的S端、R端、時鐘端和地線相連；第三十二電阻R32的另一端分 別與第三十三電阻R33的一端、第三十四電阻R34的一端、RS觸發(fā)器13的 SET置位端和+5V電源相連；第三十三電阻R33的另一端與發(fā)光二極管D1的 陽極相連；第三十四電阻R34的另一端與RS觸發(fā)器13的CLR清零端相連； 第三十四電阻R34的另一端即為電流故障信號及溫度故障信號輸入端；發(fā)光 二極管Dl的陰極與RS觸發(fā)器13的正相輸出端相連；RS觸發(fā)器13的反相輸 出端與第一信號隔離電路模塊7和第二信號隔離電路模塊8的使能管腳相連。 其它組成和連接方式與具體實施方式
五相同。故障保護電路模塊4采用RS觸 發(fā)器13，故障信號與RS觸發(fā)器13的清零引腳相接，復位信號與RS觸發(fā)器 13的置位引腳相連。當電流采樣及過流保護電路模塊2發(fā)送電流故障信號或 溫度檢測及過熱保護電路模塊3發(fā)送溫度故障信號(故障信號為低有效)，RS 觸發(fā)器13正相輸出被清零，故障指示燈亮表示系統(tǒng)故障產生；而RS觸發(fā)器13反相輸出被置位，用于封鎖第一信號隔離電路模塊7和第二信號隔離電路 模塊8兩路PWM驅動控制信號，對系統(tǒng)進行保護。當系統(tǒng)故障被消除后，按 下系統(tǒng)故障復位按鈕，故障指示燈熄滅，表示系統(tǒng)可以正常工作，而RS觸發(fā) 器13反相輸出被清零，允許第一信號隔離電路模塊7和第二信號隔離電路模 塊8將PWM驅動控制信號送至第一變頻器驅動模塊9和第二變頻器驅動模塊 10。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一不同點在于第一信號隔
離電路模塊7和第二信號隔離電路模塊8采用型號為74ACT245的芯片；其它 組成和連接方式與具體實施方式
一相同。第一信號隔離電路模塊7和第二信號 隔離電路模塊8的作用是將處理器電路模塊1發(fā)出的電壓信號進行轉換，使其 適合于對第一變頻器驅動模塊9和第一變頻器驅動模塊10進行驅動。
權利要求
1、初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝置，它包括結構相同的第一信號隔離電路模塊(7)和第二信號隔離電路模塊(8)；其特征在于它還包括處理器電路模塊(1)、直線位移檢測裝置(5)、直線位移接口電路模塊(6)、第一變頻器驅動模塊(9)和第二變頻器驅動模塊(10)；直線位移檢測裝置(5)的直線位移差分信號輸出端與直線位移接口電路模塊(6)的直線位移差分信號輸入端相連；直線位移接口電路模塊(6)的直線位移信號輸出端分別與處理器電路模塊(1)的第一直線位移信號輸入端和第二直線位移信號輸入端相連；處理器電路模塊(1)的第一驅動信號輸出端和第二驅動信號輸出端分別通過第一信號隔離電路模塊(7)和第二信號隔離電路模塊(8)與第一變頻器驅動模塊(9)的驅動信號輸入端和第二變頻器驅動模塊(10)的驅動信號輸入端相連。
2、 根據權利要求1所述的初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝 置，其特征在于處理器電路模塊(1)由處理器芯片DSP(1-1)、仿真器與FLASH 程序固化接口模塊(l-2)、捕捉單元接口模塊(l-3)、增量式光電編碼器接口模塊 (1-4)、串行通訊單元模塊(l-5)和晶振及復位電路模塊(l-6)組成；仿真器與 FLASH程序固化接口模塊(l-2)的程序數據輸入輸出端與處理器芯片DSP(1-1) 的程序數據輸出輸入端相連，捕捉單元接口模塊(l-3)的位移信號輸出端與處理 器芯片DSP(1-1)的第二位移信號輸入端相連，捕捉單元接口模塊(l-3)的直線位 移信號輸入端與直線位移接口電路模塊(6)的直線位移信號輸出端相連，捕捉 單元接口模塊(1-3)的直線位移信號輸入端即為處理器電路模塊(1)的第二直線 位移信號輸入端；增量式光電編碼器接口模塊(l-4)的位移信號輸出端與處理器 芯片DSP(1-1)的第一位移信號輸入端相連，增量式光電編碼器接口模塊(l-4) 的直線位移信號輸入端與直線位移接口電路模塊(6)的直線位移信號輸出端相 連；增量式光電編碼器接口模塊(l-4)的直線位移信號輸入端即為處理器電路模 塊(l)的第一直線位移信號輸入端；串行通訊單元模塊(l-5)的通訊數據信號輸 出端與處理器芯片DSP(1-1)的通訊數據信號輸入端相連，晶振及復位電路模塊 (l-6)的時鐘復位信號輸出端與處理器芯片DSP(1-1)的時鐘復位信號輸入端相 連;處理器芯片DSP(1-1)的第一驅動信號輸出端和第二驅動信號輸出端分別通 過第一信號隔離電路模塊(7)和第二信號隔離電路模塊(8)與第一變頻器驅動模 塊(9)的驅動信號輸入端和第二變頻器驅動模塊(io)的驅動信號輸入端相連。
3、根據權利要求1所述的初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝 置，其特征在于所述直線位移接口電路模塊(6)由第一芯片(U1)、第二芯片(U2)、第一電阻(R1)至第九電阻(R9)和第一電容(C1)至第九電容(C9)組成；第一電阻 (R1)的一端與第二電阻(R2)的一端相連；第一電阻(R1)的另一端分別與第二電 容(C2)的一端和第一芯片(U1)的第一運算放大器的正相輸入端相連；第二電阻 (R2)的另一端與第一電容(C1)的一端相連；第二電容(C"的另一端分別與第三 電容(C3)的一端和地線相連；第一電容(C1)的另一端與第三電阻(R"的一端相 連，第三電阻(R3)的另一端分別與第三電容(C3)的另一端和第一芯片(U1)的第 一運算放大器的負相輸入端相連；第四電阻(R4)的一端與第五電阻(R5)的一端 相連；第四電阻(R4)的另一端分別與第五電容(C5)的一端和第一芯片(U1)的第 二運算放大器的正相輸入端相連；第五電阻(R5)的另一端與第四電容(C4)的一 端相連；第五電容(C5)的另一端分別與第六電容(C6)的一端和地線相連；第四 電容(C4)的另一端與第六電阻(R6)的一端相連，第六電阻(R6)的另一端分別與 第六電容(C6)的另一端和第一芯片(U1)的第二運算放大器的負相輸入端相連； 第七電阻(R7)的一端與第八電阻(R8)的一端相連；第七電阻(R7)的另一端分別 與第八電容(C8)的一端和第一芯片(U1)的第三運算放大器的正相輸入端相連； 第八電阻(R8)的另一端與第七電容(C7)的一端相連；第A電容(C8)的另一端分 別與第九電容(C9)的一端和地線相連；第七電容(C7)的另一端與第九電阻(R9) 的一端相連，第九電阻(R9)的另一端分別與第九電容(C9)的另一端和第一芯片 (Ul)的第三運算放大器的負相輸入端相連；第一芯片(U1)的第一運算放大器 第三運算放大器的輸出端分別與第二芯片(U2)的第一反向器的輸入端、第三反 向器的輸入端和第五反向器的輸入端相連；第二芯片(U2)的第一反向器的輸出 端與第二芯片(U2)的第二反向器的輸入端相連；第二芯片(U2)的第三反向器的 輸出端與第二芯片(U2)的第四反向器的輸入端相連；第二芯片(U2)的第五反向 器的輸出端與第二芯片(U2)的第六反向器的輸入端相連；第一電阻(R1)的一 端、第一電容(C1)的另一端、第四電阻(R4)的一端、第四電容(C4)的另一端、 第七電阻(R7)的一端和第七電容(C7)的另一端共同組成了直線位移接口電路 模塊(6)直線位移差分信號輸入端；第二芯片(U2)的第二反向器的輸出端、第四 反向器的輸出端和第六反向器的輸出端即為直線位移接口電路模塊(6)的直線位移信號輸出端。
4、 根據權利要求1所述的初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝 置，其特征在于直線位移檢測裝置(5)采樣檢測的信號為直線位移ABZ差分信 號或直線位移UVW差分信號。
5、 根據權利要求1所述的初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝 置，其特征在于它還包括電流采樣及過流保護電路模塊(2)、溫度檢測及過熱 保護電路模塊(3)和故障保護電路模塊(4);電流采樣及過流保護電路模塊(2)的 兩路電流信號輸入端分別與裝設在同步直線電機任意兩相定子繞組上的電流 傳感器(14)的電流信號輸出端相連；電流采樣及過流保護電路模塊(2)的電流數據信號輸出端與處理器電路模塊(l)的電流數據信號輸入端相連；溫度檢測及 過熱保護電路模塊(3)的溫度信號輸入端與裝設在同步直線電機定子繞組上的 溫度傳感器(15)的溫度信號輸出竭相連；故障保護電路模塊(4)的電流故障信號 及溫度故障信號輸入端分別與電流采樣及過流保護電路模塊(2)的電流故障信 號輸出端和溫度檢測及過熱保護電路模塊(3)的溫度故障信號輸出端相連；故 障保護電路模塊(4)的選通與關斷信號輸出端分別與第一信號隔離電路模塊(7) 的選通與關斷信號輸入端和第二信號隔離電路模塊(8)的選通與關斷信號輸入 端相連。
6、 根據權利要求5所述的初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝 置，其特征在于所述電流采樣及過流保護電路模塊(2)由第三芯片(U3)、第四芯 片(U4)、第五芯片(U5)、第一穩(wěn)壓源(11)和第十電阻(R10)至第二十六電阻(R26) 組成；第十電阻(R10)的一端分別與第四芯片(U4)中的第一運算放大器的正相 輸入端和第四芯片(U4)中的第二運算放大器的負相輸入端相連，第十電阻(RIO) 的另一端分別與第十一電阻(R11)的一端和第三芯片(U3)中的第一運算放大器 的輸出端相連；第十一電阻(R11)的另一端分別與第十二電阻(R12)的一端、第 十三電阻(R13)的一端和第三芯片(U3)中的第一運算放大器的負相輸入端相 連；第十二電阻(R12)的另一端分別與第二十電阻(R20)的一端、第五芯片(U5) 中的第一運算放大器的正相輸入端和第五芯片(U5)中的第二運算放大器的負相輸入端相連；第十三電阻(R13)的另一端分別與第二十六電阻(R26)的一端、 第五芯片(U5)中的第三運算放大器的正相輸入端和第五芯片(U5)中的第四運算放大器的負相輸入端相連；第十四電阻(R14)的一端與第三芯片(U3)中的第 一運算放大器的正相輸入端相連，第十四電阻(R14)的另一端接地；第十五電 阻(R15)的一端即為電流采樣及過流保護電路模塊(2)的一路電流信號輸入端， 第十五電阻(R15)的另一端分別與第十六電阻(R16)的一端、第十七電阻(R17) 的一端和第三芯片(U3)中的第二運算放大器的正相輸入端相連；第十六電阻 (R16)的另一端與第一穩(wěn)壓源(ll灘連；第十七電阻(R17)的另一端分別與第十 八電阻(R18)的一端和地線相連；第十八電阻(R18)的另一端分別與第十九電阻 (R19)的一端和第三芯片(U3)中的第二運算放大器的負相輸入端相連；第十九 電阻(R19)的另一端分別與第二十電阻(R20)的一端和第三芯片(U3)中的第二運 算放大器的輸出端相連；第二十電阻(R20)的另一端分別與第十二電阻(R12)的 一端、第五芯片(U5)中的第一運算放大器的正相輸入端和第五芯片(U5)中的第 二運算放大器的負相輸入端相連；第二十一電阻(R21)的一端即為電流采樣及 過流保護電路模塊(2)的另一路電流信號輸入端，第二十一電阻(R21)的另一端 分別與第二十二電阻(R22)的一端、第二十三電阻(R23)的一端和第三芯片(U3) 中的第三運算放大器的正相輸入端相連；第二十二電阻(R22)的另一端與第一 穩(wěn)壓源(ll)相連；第二十三電阻(R23)的另一端分別與第二十四電阻(R24)的一 端和地線相連；第二十四電阻(R24)的另一端分別與第二十五電阻(R25)的一端 和第三芯片(U3)中的第三運算放大器的負相輸入端相連；第二十五電阻(R25) 的另一端分別與第二十六電阻(R26)的一端和第三芯片(U3)中的第三運算放大 器的輸出端相連；第二十六電阻(R26)的另一端分別與第十三電阻(R13)的一 端、第五芯片(U5)中的第三運算放大器的正相輸入端和第五芯片(U5)中的第四 運算放大器的負相輸入端相連；第四芯片(U4)中的第一運算放大器的輸出端分 別與第四芯片(U4)中的第二運算放大器的輸出端和第五芯片(U5)中的第一運 算放大器的輸出端至第四運算放大器的輸出端相連；第四芯片(U4)中的第一運 算放大器的輸出端即為電流采樣及過流保護電路模塊(2)的電流故障信號輸出 端；第四芯片(U4)中的第一運算放大器的負相輸入端分別與第五芯片(U5)中的 第一運算放大器的負相輸入端和第五芯片(U5)中的第三運算放大器的負相輸 入端相連；第四芯片(U4)中的第二運算放大器的正相輸入端分別與第五芯片 (U5)中的第二運算放大器的正相輸入端和第五芯片(U5)中的第四運算放大器的正相輸入端相連。
7、 根據權利要求5所述的初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝 置，其特征在于所述溫度檢測及過熱保護電路模塊(3)由第六芯片(U6)、第七芯 片(U7)、第二穩(wěn)壓源(12)和第二十七電阻(R27)至第三十一電阻(R31)組成；第 二十七電阻(R27)的一端分別與第六芯片(U6)中的第一運算放大器的輸出端和 第二十八電阻(R28)的一端相連，第二十七電阻(R27)的另一端與第七芯片(U7) 中的第一運算放大器的正相輸入端相連；第七芯片(U7)中的第一運算放大器的 負相輸入端與第二穩(wěn)壓源(12)相連，第七芯片(U7)中的第一運算放大器的輸出 端即為溫度檢測及過熱保護電路模塊(3)的溫度故障信號輸出端；第二十八電 阻(R28)的另一端分別與第二十九電阻(R29)的一端和第六芯片(U6)中的第一運 算放大器的負相輸入端相連；第二十九電阻(R29)的另一端與地線相連；第三 十電阻(R30)的一端即為溫度檢測及過熱保護電路模塊(3)的溫度信號輸入端， 第三十電阻(R30)的另一端分別與第三十一電阻(R31)的一端和第六芯片(U6)中 的第一運算放大器的正相輸入端相連；第三十一電阻(R31)的另一端與地線相 連。
8、 根據權利要求5所述的初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝 置，其特征在于所述故障保護電路模塊(4)由RS觸發(fā)器(B)、開關(S1)、發(fā)光 二極管(D1)、第三十二電阻(R32)、第三十三電阻(R33)和第三十四電阻(R34) 組成；開關(S1)的一端與第三十二電阻(R32)的一端相連，開關(S1)的另一端分 別與RS觸發(fā)器(13)的S端、R端、時鐘端和地線相連；第三十二電阻(R32)的 另一端分別與第三十三電阻(R33)的一端、第三十四電阻(R34)的一端、RS觸 發(fā)器(13)的SET置位端和+5V電源相連；第三十三電阻(R33)的另一端與發(fā)光 二極管(D1)的陽極相連；第三十四電阻(R34)的另一端與RS觸發(fā)器(13)的CLR 清零端相連；第三十四電阻(R34)的另一端即為電流故障信號及溫度故障信號 輸入端；發(fā)光二極管(D1)的陰極與RS觸發(fā)器(13)的正相輸出端相連；RS觸發(fā) 器(13)的反相輸出端與第一信號隔離電路模塊(7)和第二信號隔離電路模塊(8) 的使能管腳相連。
全文摘要
初級繞組分段結構永磁同步直線電機的控制裝置，它屬于電機控制技術領域，它為解決長初級短次級型直線同步電機初級較長，電感大，損耗高，系統(tǒng)效率低的問題而提出的，它包括直線位移裝置及處理器、直線位移接口、兩個變頻器驅動、兩個信號隔離等電路模塊；直線位移裝置的直線位移差分信號輸出端通過直線位移接口電路模塊轉換成直線位移信號分別與處理器電路模塊的第一直線位移信號和第二直線位移信號輸入端相連；處理器電路模塊的兩個驅動信號輸出端分別通過兩個信號隔離模塊與兩個逆變器驅動模塊的驅動信號輸入端相連。它可實現(xiàn)對直線電機的良好控制，具有低功耗、高可靠性的優(yōu)點。
文檔編號H02P25/02GK101320957SQ20081006498
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權日2008年7月23日
發(fā)明者吳紅星, 寇寶泉, 李立毅, 洪俊杰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學