專利名稱：一種無速度傳感器異步電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于異步電機(jī)變頻控制領(lǐng)域，特別涉及一種無速度傳感器異步電機(jī)控制器。
背景技術(shù)：
在高性能的異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)一般是必不可少的。通常，采用光電碼盤等速度傳感器來進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測，并反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)。但是，由于速度傳感器的安裝給系統(tǒng)帶來一些缺陷:系統(tǒng)的成本增加；安裝不當(dāng)將影響測速的精度；電動(dòng)機(jī)軸上的體積增大，破壞了異步電機(jī)的簡單堅(jiān)固的特點(diǎn)；在惡劣的環(huán)境下，碼盤工作的精度易受環(huán)境的影響。無速度傳感器控制是用觀測器觀測的速度來代替使用編碼器等速度傳感器采集的速度的控制方法，通過這種方法，可以克服傳統(tǒng)測速方法帶來的一系列問題，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種可用上位機(jī)監(jiān)控的無速度傳感器異步電機(jī)控制器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:該控制器包括上位機(jī)，單片機(jī)最小系統(tǒng)，電壓型PWM逆變器，三相異步電機(jī)電機(jī)和信號(hào)采集模塊，其中信號(hào)采集模塊包括電流信號(hào)采集和電壓信號(hào)采集。各部分的連接關(guān)系為:上位機(jī)通過RS-232串口與單片機(jī)最小系統(tǒng)通信，單片機(jī)最小系統(tǒng)的輸出接口通過光電隔離電路與電壓型PWM逆變器連接，逆變器輸出三相信號(hào)經(jīng)過濾波電路后驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)。此外，在逆變器電路里設(shè)有電流、電壓信號(hào)采集電路，將采集到的信號(hào)反饋給單片機(jī)最小系統(tǒng)。所述單片機(jī)最小系統(tǒng)采用DSPTMS320F2812單片機(jī)，其最小系統(tǒng)電路包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、ISP下載線接口電路等。所述電壓型PWM逆變器選用IGBT功率器件作為主器件，并用日本富士公司生產(chǎn)的高速型IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊EXB841驅(qū)動(dòng)該電路。所述信號(hào)采集模塊包括電流信號(hào)采集和電壓信號(hào)采集，電流信號(hào)采集通過帶霍爾傳感器的LEM模塊實(shí)現(xiàn)，電壓信號(hào)采集通過AD289J模塊來實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的有益效果為:本控制器不僅適用于無法安裝外部測速傳感器的異步電機(jī)調(diào)速場合，也適用于一般的調(diào)速系統(tǒng)以節(jié)省測速傳感器的購買、安裝和維護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。此外本控制器的調(diào)速范圍大、穩(wěn)速精度高。

圖1為所述控制器的結(jié)構(gòu)框圖；[0014]圖2為所述控制器的工作原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種無速度傳感器異步電機(jī)控制器，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。如圖1所示為整個(gè)控制器各模塊的結(jié)構(gòu)框圖，該控制器包括上位機(jī)，單片機(jī)最小系統(tǒng)，電壓型PWM逆變器，三相異步電機(jī)電機(jī)和信號(hào)采集模塊，其中信號(hào)采集模塊包括電流信號(hào)采集和電壓信號(hào)采集。通過PC平臺(tái)上運(yùn)行的Labview程序以及RS-232串口，上位機(jī)可以向單片機(jī)最小系統(tǒng)發(fā)送控制指令，而單片機(jī)可將當(dāng)前控制器的運(yùn)行參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示。以DSPTMS320F2812為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)輸出六路PWM波形經(jīng)過光電隔離電路后送入到EXB841驅(qū)動(dòng)模塊中，以此控制逆變器IGBT功率器件的通斷，進(jìn)而控制逆變器三相輸出信號(hào)的調(diào)整改變，最終驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)以給定速度旋轉(zhuǎn)。此外，在逆變器電路里設(shè)有電流、電壓信號(hào)采集電路，前者靠帶霍爾傳感器的LEM模塊來實(shí)現(xiàn)采樣，后者靠AD289J模塊來實(shí)現(xiàn)采樣，最后將這些采樣電路測得的各種信號(hào)反饋回單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算處理，并控制異步電機(jī)做出相應(yīng)調(diào)整。如圖2所示為所述控制器的工作原理圖。給定轉(zhuǎn)速用來控制轉(zhuǎn)矩電流，給點(diǎn)磁鏈用來控制勵(lì)磁電流。當(dāng)前估計(jì)轉(zhuǎn)速和估計(jì)磁鏈由實(shí)測的逆變器三相電壓和電流信號(hào)經(jīng)過CLARK變換和PARK變換后，由速度估計(jì)模型估算得到。給定轉(zhuǎn)速作為控制目標(biāo)與當(dāng)前估計(jì)轉(zhuǎn)速的差值進(jìn)行ASR電流環(huán)PI運(yùn)算，得到轉(zhuǎn)矩電流。給定磁鏈與當(dāng)前估計(jì)磁鏈的差值進(jìn)行PI運(yùn)算，得到勵(lì)磁電流。轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流經(jīng)過電壓解耦運(yùn)算，并經(jīng)過PARK反變換后進(jìn)行SVPWM調(diào)制，從而控制逆變器工作，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。
權(quán)利要求1.一種無速度傳感器異步電機(jī)控制器，其特征在于:包括上位機(jī)，單片機(jī)最小系統(tǒng)，電壓型PWM逆變器，三相異步電機(jī)和信號(hào)采集模塊，其中信號(hào)采集模塊包括電流信號(hào)采集和電壓信號(hào)采集； 各部分的連接關(guān)系為: 上位機(jī)通過RS-232串口與單片機(jī)最小系統(tǒng)通信，單片機(jī)最小系統(tǒng)的輸出接口通過光電隔離電路與電壓型PWM逆變器連接，逆變器輸出三相信號(hào)經(jīng)過濾波電路后驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)；此外，在逆變器電路里設(shè)有電流、電壓信號(hào)采集電路，將采集到的信號(hào)反饋給單片機(jī)最小系統(tǒng)；所述單片機(jī)最小系統(tǒng)采用DSPTMS320F2812單片機(jī)，其最小系統(tǒng)電路包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、ISP下載線接口電路；所述電壓型PWM逆變器選用IGBT功率器件作為主器件，并用EXB841驅(qū)動(dòng)該電路；所述信號(hào)采集模塊包括電流信號(hào)采集和電壓信號(hào)采集，電流信號(hào)采集通過帶霍爾傳感器的LEM模塊實(shí)現(xiàn)，電壓信號(hào)采集通過AD289J模塊來實(shí)現(xiàn)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于異步電機(jī)變頻控制領(lǐng)域，特別涉及一種無速度傳感器異步電機(jī)控制器。在本控制器中，上位機(jī)通過RS-232串口與單片機(jī)最小系統(tǒng)通信，單片機(jī)最小系統(tǒng)的輸出接口通過光電隔離電路與電壓型PWM逆變器連接，逆變器輸出三相信號(hào)經(jīng)過濾波電路后驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)。此外，在逆變器電路里設(shè)有電流、電壓信號(hào)采集電路，將采集到的信號(hào)反饋給單片機(jī)最小系統(tǒng)。本實(shí)用新型無需安裝速度傳感器，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本。
文檔編號(hào)H02P27/08GK203039642SQ201220646390
公開日2013年7月3日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李衛(wèi)國, 張學(xué)龍, 賈鵬飛, 郭偉, 張奇林 申請人:華北電力大學(xué)