專(zhuān)利名稱(chēng)：永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用DSP控制的永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制技術(shù)，適用于稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制，特別適用于低速永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)是一種采用稀土永磁材料作為激磁源，氣隙磁場(chǎng)按正弦波分布，定子繞組反電勢(shì)和定子繞組電流均為正弦波電流的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速特性好等優(yōu)點(diǎn)，可構(gòu)成高性能的傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)依據(jù)永磁體的安裝形式不同分為內(nèi)插式和面裝式兩種，由于其轉(zhuǎn)矩特性不同，所以其控制方式有所不同。 一般永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置與永磁同步電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型是對(duì)應(yīng)的。不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的永磁同步電動(dòng)機(jī)需要選配對(duì)應(yīng)的調(diào)速控制裝置，使用不方便。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置，有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于包括主控制芯片電路1 ，功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2，功率逆變電路3，三相整流電路4，電流采樣電路5，旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路6，故障檢測(cè)與保護(hù)電路7，顯示與按鍵電路8，控制電源9，永磁同步電動(dòng)機(jī)本體10 ; 其中，電流采樣電路5的輸出、旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路6的輸出與主控制芯片電路1的輸入連接，故障檢測(cè)與保護(hù)電路7的輸出與主控制芯片電路1和功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2的輸入連接，主控制芯片電路1的輸出與功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2的輸入連接，功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2的輸出與功率逆變電路3的輸入連接，功率逆變電路3的輸出與故障檢測(cè)與保護(hù)電路7和永磁同步電動(dòng)機(jī)本體10的輸入連接，永磁同步電動(dòng)機(jī)本體10的輸出與電流采樣電路5和旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路6的輸入連接，顯示與按鍵電路8的輸出與主控制芯片電路1的輸入連接，控制電源9的輸出與主控制芯片電路1和功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2的輸入連接，三相整流電路4的輸出與功率逆變電路3的輸入連接。[0006] 本實(shí)用新型功能實(shí)用、線路簡(jiǎn)單，位置信號(hào)傳輸可靠，保護(hù)功能強(qiáng)，可靈活適用于不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的永磁同步電動(dòng)機(jī)特別是低速永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖[0008] 圖2為控制裝置主回路結(jié)構(gòu)圖[0009] 圖3為功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路，[0010] 圖4為故障檢測(cè)與保護(hù)電路[0011 ] 圖5旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。 如圖l所示為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意框圖。其中，電流采樣電路5的輸出、旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路6的輸出與主控制芯片電路1的輸入連接，故障檢測(cè)與保護(hù)電路7的輸出與主控制芯片電路1和功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2的輸入連接，主控制芯片電路1的輸出與功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2的輸入連接，功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2的輸出與功率逆變電路3的輸入連接，功率逆變電路3的輸出與故障檢測(cè)與保護(hù)電路7和永磁同步電動(dòng)機(jī)本體10的輸入連接，永磁同步電動(dòng)機(jī)本體10的輸出與電流采樣電路5和旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路6的輸入連接，顯示與按鍵電路8的輸出與主控制芯片電路1的輸入連接，控制電源9的輸出與主控制芯片電路1和功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路2的輸入連接，三相整流電路4的輸出與功率逆變電路3的輸入連接。 圖2所示為本實(shí)用新型的控制裝置主回路結(jié)構(gòu)圖。其中D7 D12組成三相整流電路，R1為充電限流電阻，在主回路上電的時(shí)候，繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Kl打開(kāi)，三相整流電路將三相交流電壓整轉(zhuǎn)換成直流電壓，通過(guò)R1給濾波電容C1充電。如果沒(méi)有限流電阻，充電電流會(huì)非常大，可能損壞整流器和濾波電容。當(dāng)電容C1的電壓接近額定值時(shí)K1閉合，短接R1。C2為無(wú)感電容，濾掉高頻干擾。Ql Q6 IGBT功率管構(gòu)成三相逆變器、Dl D6 二極管構(gòu)成續(xù)流電路。 圖3所示為本實(shí)用新型的三個(gè)下橋臂的功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路。以VinX通道為例說(shuō)明。主控制芯片送來(lái)的控制信號(hào)P麗2與故障信號(hào)Fault通過(guò)或門(mén)U4C輸出，與限流電阻R10連接；RIO的另一端與高速光耦U7 HCPL4506的3腳連接；U7的2腳接電源+3. 3V ;電阻R13并接在U7的2、3兩腳。功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)VinX通過(guò)高速光耦隔離從U7的6腳輸出，U7的6腳同時(shí)通過(guò)一個(gè)上拉電阻R16接電源VCC。 U7的7、8腳接電源VCC， U7的5腳接電源VCC對(duì)應(yīng)的地。電源VCC的兩端并接一個(gè)電容CIO。當(dāng)故障信號(hào)Fault為低電平，在控制信號(hào)P麗2為低電平有效時(shí)，高速光耦U7的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，U7的6腳為低電平，輸出一個(gè)有效的功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使對(duì)應(yīng)的功率管導(dǎo)通。反之，在控制信號(hào)P麗2為高電平時(shí)，U7的發(fā)光二極管不通電，U7的6腳為輸出一個(gè)高電平，使對(duì)應(yīng)的功率管關(guān)斷。當(dāng)故障信號(hào)Fault為高電平時(shí)，無(wú)論控制信號(hào)P麗2處于何種狀態(tài)，都使U7的發(fā)光二極管不通電，U7的6腳為輸出一個(gè)高電平，關(guān)斷對(duì)應(yīng)的功率管關(guān)斷，起故障保護(hù)作用。圖3中的另外兩個(gè)通道相類(lèi)似。 圖4所示為本實(shí)用新型的故障檢測(cè)與保護(hù)電路。故障信號(hào)ALM是由智能功率模塊IPM送出的。當(dāng)功率模塊出現(xiàn)過(guò)流、短路、過(guò)熱以及低控制電壓時(shí)，ALM輸出為低電平，點(diǎn)亮光電耦合器的U2的發(fā)光二極管，U2的輸出三極管導(dǎo)通，輸出一個(gè)低電平報(bào)警信號(hào)。該信號(hào)一路接主控制芯片TMS320F2407A的PDPINT展卩，向主控制芯片發(fā)出報(bào)警信號(hào)， 一路給RS觸發(fā)器U3C的S端，使U3C的輸出保持一個(gè)高電平信號(hào)Fault，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管Dl，給出故障指示。Fault信號(hào)作用于圖3的功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路，封鎖功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)。故障排除后，按SW鍵或系統(tǒng)重新上電后，U3C的輸出一個(gè)低電平信號(hào)，解除Fault信號(hào)。[0017] 圖5所示為本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路，由低電壓高速四路差動(dòng)線路接收器AM26LV32以及濾波電路組成，提供高可靠性的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。長(zhǎng)線輸出的增量型旋轉(zhuǎn)編碼器有三路互補(bǔ)的信號(hào)A+、A-、B+、B-、Z+、Z-輸出。以A+、A-信號(hào)接口為例，兩個(gè)互補(bǔ)的信號(hào)分別通過(guò)R1、C1、R2、C2組成的濾波電路后接Ul AM26LV32的2、1腳；U1的差動(dòng)輸入結(jié)構(gòu)可抵消兩個(gè)互補(bǔ)的信號(hào)中的共模干擾，其輸出Yl接主控制芯片TMS320F2407A的正交編碼電路接口。其他兩路的信號(hào)接口相類(lèi)似。 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求一種永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于包括主控制芯片電路[1]，功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路[2]，功率逆變電路[3]，三相整流電路[4]，電流采樣電路[5]，旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路[6]，故障檢測(cè)與保護(hù)電路[7]，顯示與按鍵電路[8]，控制電源[9]，永磁同步電動(dòng)機(jī)本體[10]；其中，電流采樣電路[5]的輸出、旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路[6]的輸出與主控制芯片電路[1]的輸入連接，故障檢測(cè)與保護(hù)電路[7]的輸出與主控制芯片電路[1]和功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路[2]的輸入連接，主控制芯片電路[1]的輸出與功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路[2]的輸入連接，功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路[2]的輸出與功率逆變電路[3]的輸入連接，功率逆變電路[3]的輸出與故障檢測(cè)與保護(hù)電路[7]和永磁同步電動(dòng)機(jī)本體[10]的輸入連接，永磁同步電動(dòng)機(jī)本體[10]的輸出與電流采樣電路[5]和旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路[6]的輸入連接，顯示與按鍵電路[8]的輸出與主控制芯片電路[1]的輸入連接，控制電源[9]的輸出與主控制芯片電路[1]和功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路[2]的輸入連接，三相整流電路[4]的輸出與功率逆變電路[3]的輸入連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于所述主控制芯片電路的主控制芯片為T(mén)MS320F2407A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路由低電壓高速四路差動(dòng)線路接收器AM26LV32以及濾波電路組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于所述故障檢測(cè)與保護(hù)電路包括RS電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于所述功率逆變電路[3]采用智能功率模塊IPM。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于所述電流采樣電路[5]選用LEM公司的LTS15-NP電流傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)三相對(duì)稱(chēng)電流中的兩相電流的采樣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于顯示與按鍵電路[8]由串行輸入/輸出顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219芯片、LED數(shù)碼管以及按鍵組成，實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的輸入與顯示。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于所述控制電源[9]選用開(kāi)關(guān)電源模塊JS158。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，其特征在于包括主控制芯片電路[1]，功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路[2]，功率逆變電路[3]，三相整流電路[4]，電流采樣電路[5]，旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路[6]，故障檢測(cè)與保護(hù)電路[7]，顯示與按鍵電路[8]，控制電源[9]，永磁同步電動(dòng)機(jī)本體[10]；電流采樣電路[5]的輸出、旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路[6]的輸出與主控制芯片電路[1]的輸入連接，故障檢測(cè)與保護(hù)電路[7]的輸出與主控制芯片電路[1]和功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路[2]的輸入連接，主控制芯片電路[1]的輸出與功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離電路[2]的輸入連接；本實(shí)用新型功能實(shí)用、線路簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，適用于各類(lèi)永磁同步電動(dòng)機(jī)，特別是低速永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。
文檔編號(hào)H02P27/06GK201479070SQ20092030879
公開(kāi)日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者林珍, 湯寧平, 黃燦水 申請(qǐng)人:福州大學(xué)