置，AD2S1200 解碼裝置內(nèi)置了旋變的勵(lì)磁輸出，只需要經(jīng)過(guò)放大即可，它可將旋變的正余弦輸出轉(zhuǎn)換為 可配置的10位~16位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換精度高達(dá)11分；智能功率驅(qū)動(dòng)模塊選用了=菱公司的第五 代智能功率模塊(IPM)，它將IGBTW及外圍驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路集成在一個(gè)模塊內(nèi)，縮小了產(chǎn)品 體積，縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。TMS320F2812忍片生成的6路電機(jī)PWM控制信號(hào)經(jīng)過(guò)由電平轉(zhuǎn)換 模塊指向智能功率驅(qū)動(dòng)模塊的單向數(shù)據(jù)信號(hào)隔離鏈路進(jìn)行光禪隔離后，送至智能功率驅(qū)動(dòng) 模塊（IPM)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了控制器內(nèi)的強(qiáng)弱電隔離；控制器的外部設(shè)定輸入可W通過(guò) RS422通信接口或者模擬設(shè)定給出；控制器同時(shí)集成了溫度檢測(cè)，電壓檢測(cè)，電流檢測(cè)，缺相 保護(hù)，過(guò)載保護(hù)和功率故障檢測(cè)結(jié)構(gòu)，可W通過(guò)所設(shè)計(jì)故障指示燈裝置中各個(gè)相對(duì)應(yīng)的故 障指示燈進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警。
[0018] 本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)基于矢量控制的永磁同步電機(jī)控制器中的電路為數(shù)模混合、強(qiáng) 弱電混合電路，為避免功率電干擾控制電路，其中，母線電壓采樣電路與主控制電路通過(guò)第 二線性光禪隔離模塊進(jìn)行隔離，溫度檢測(cè)電路與主控制電路通過(guò)第一線性光禪隔離模塊進(jìn) 行隔離，PWM控制信號(hào)與IPM保護(hù)信號(hào)分別采用單向數(shù)據(jù)信號(hào)隔離鏈路進(jìn)行光禪隔離，RS422 通信接口與主控制電路采用光禪隔離模塊進(jìn)行光禪隔離，外部?jī)H為所設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)控 制器提供28V控制電源和+270V功率電源，其它電源均需由內(nèi)部DC/DC模塊轉(zhuǎn)換獲得。
[0019] 本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)基于矢量控制的永磁同步電機(jī)控制器在實(shí)際加工工藝上面，還 做了如下設(shè)計(jì)考量，其一是關(guān)于電磁兼容方面的設(shè)計(jì)，電磁兼容設(shè)計(jì)是指設(shè)備在一定的電 磁環(huán)境中能夠正常的工作，并且不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能 力，設(shè)計(jì)的目的就是使設(shè)計(jì)的電子設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電磁兼容。因此，加 工工藝主要做如下考慮:首先是印制板布線，先確定元器件在板上的位置，然后布置地線、 電源線，再安排高速信號(hào)線，最后考慮低速信號(hào)線。元器件的位置應(yīng)按電源電壓、數(shù)字模擬 電路、速度快慢、電流大小等進(jìn)行分組，W免相互干擾。同時(shí)將所有的電連接器安排在印制 板的一側(cè)，盡量避免從兩側(cè)引出電纜，減小共模福射。然后是屏蔽設(shè)計(jì)，屏蔽用來(lái)抑制電磁 干擾沿空間的傳播，即是切斷福射干擾的傳播途徑。整個(gè)控制器機(jī)殼采用全密封設(shè)計(jì)，功率 驅(qū)動(dòng)與控制板之間用屏蔽板隔離。所有外接信號(hào)線都采用頻率電纜，并將屏蔽層可靠接地。 最后是降低電磁福射，一般綜合系統(tǒng)中，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)都作為福射源存在。合適的開(kāi)關(guān)頻率及 PWM波形可W有效的降低電磁福射的高頻成分。另外在驅(qū)動(dòng)電路部分增加合適的吸收電路 可W有效的降低電磁福射能量。另外控制器內(nèi)部的功率電路走線會(huì)極大的影響控制器的福 射量級(jí)，運(yùn)是因?yàn)镻WM斬波中的高頻成分會(huì)由于導(dǎo)線上的寄生電感產(chǎn)生能量較大的高頻福 射，所W布線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少導(dǎo)線寄生電感，建議用大面積平面導(dǎo)線傳導(dǎo)電流。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 上盡量避免功率電路在控制器內(nèi)部形成回路，而應(yīng)保持直進(jìn)直出的電路結(jié)構(gòu)。
[0020] 其二是熱設(shè)計(jì)，熱設(shè)計(jì)對(duì)提高產(chǎn)品的可靠性至關(guān)重要，良好的散熱直接關(guān)系到產(chǎn) 品的運(yùn)行狀態(tài)和壽命。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要在W下幾個(gè)方面進(jìn)行了熱設(shè)計(jì)考慮:首先 是功率器件的冷卻，電機(jī)控制中的功率器件需要流過(guò)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流，它的開(kāi)關(guān)損耗和管 壓降損耗會(huì)在功率器件本身產(chǎn)生較大的熱量，一般損耗都在總功率的5%左右。設(shè)計(jì)中我們 選擇液冷對(duì)功率器件進(jìn)行冷板散熱，有效的降低控制器的體積要求，并有很好的冷卻效果， 保持額定負(fù)載下冷板溫升不超過(guò)20度。其次是電解電容散熱，電機(jī)控制中侶電解電容用于 濾除控制中產(chǎn)生的高次諧波，該諧波具有頻率高、能量大的特點(diǎn)，會(huì)使電容有一定的溫升， 而電容的工作溫度直接關(guān)系到電容的壽命和可靠性。本次設(shè)計(jì)中將電解電容用定制的夾板 固定在控制箱體上，并在電解電容底部與殼體接觸部位用導(dǎo)熱硅膠固定，一來(lái)增加控制器 抗振動(dòng)能力，二來(lái)降低熱阻。另外有效濾除電解電容上的高頻分量會(huì)極大程度上降低電容 的損耗，設(shè)計(jì)中還選用用高頻無(wú)感CBB電容并聯(lián)在電解電容接線端上和IPM接線端上。最后 是控制板電子元器件布局，印制板上的器件盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列， 發(fā)熱量大或耐熱性差的器件散熱較好的部位，在水平方向上將充分利用控制器殼體進(jìn)行散 熱，并在控制器外殼上增加散熱筋。
[0021] 其=是環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，環(huán)境適應(yīng)性包括高低溫設(shè)計(jì)、抗振動(dòng)能力、防水防塵、防 雨淋、煙霧等，在元器件選擇上充分考慮了產(chǎn)品的高低溫適應(yīng)能力；在抗振動(dòng)方面，首先在 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上進(jìn)行考慮，其次在裝配上給予考慮;并且產(chǎn)品生產(chǎn)中再進(jìn)行其它防護(hù)處理;特別 要強(qiáng)調(diào)的是，由于控制器應(yīng)用環(huán)境振動(dòng)量級(jí)較大，控制器結(jié)構(gòu)采用框架式結(jié)構(gòu)，即采用一體 化成型的侶制框架作為控制器整體的支撐部件，其它器件與部件均安裝在框架上?？蚣馨?裝上采用抗振膠墊在增強(qiáng)產(chǎn)品的抗高頻振動(dòng)能力。
[0022] 綜上，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)基于矢量控制的永磁同步電機(jī)控制器，采用全數(shù)字化設(shè) 計(jì)，結(jié)合智能功率驅(qū)動(dòng)模塊，引入強(qiáng)弱電隔離技術(shù)構(gòu)建控制器硬件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的全數(shù) 字化、智能化和小型化特點(diǎn)，而且所設(shè)計(jì)永磁同步電機(jī)控制器集成了溫度檢測(cè)、電壓檢測(cè)、 電流檢測(cè)、缺相保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和功率故障檢測(cè)結(jié)構(gòu)，有效提高了實(shí)際應(yīng)用中安全可靠性及 工作效率，具有控制精度高優(yōu)點(diǎn)。
[0023] 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制是永磁同步電機(jī)使用較為廣泛的一種控制方式，其基本原 理是通過(guò)坐標(biāo)變換，在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的同步坐標(biāo)軸系上對(duì)電機(jī)的磁場(chǎng)電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行 解禪控制，使其具有和傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)相同的運(yùn)行性能。即在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的同步坐標(biāo)軸 系上，將定子電流矢量分解為磁場(chǎng)電流和轉(zhuǎn)矩電流，對(duì)其分別獨(dú)立地進(jìn)行控制。
[0024] 對(duì)永磁同步電機(jī)，在忽略鐵忍飽和、不計(jì)磁滯損耗、轉(zhuǎn)子上沒(méi)有阻尼繞組、永磁材 料的電導(dǎo)率為零W及相繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形是正弦的條件下，若不考慮轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的凸極 效應(yīng)，即旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系直軸的自感與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系交軸的自感相等，取永磁體基波勵(lì)磁磁場(chǎng)軸 線為d軸(直軸），而q軸(交軸)順著旋轉(zhuǎn)方向超前d軸90°電角度，由d軸(直軸)和q軸構(gòu)成旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系隨同轉(zhuǎn)子W電角速度(電角頻率)旋轉(zhuǎn)，它的空間坐標(biāo)Wd軸與參考軸 as軸(as軸為A相繞組軸線）間的電角度0來(lái)確定。經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，永磁同 步電動(dòng)機(jī)的基本電流方程可表示為：
[0026]將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相電壓轉(zhuǎn)換為定子A、B、C相上的=相電壓：
[0028] 電機(jī)穩(wěn)態(tài)電壓方程可表示為：
[0029] Ug 二 R、！,i-〇J,L山一巧典
[0030] Ud=民Jd+巧化
[0031] 永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可表示為：
[0032] Tem = -Pn I 恥Iq+(Xd-Lq) IdIq
[003引由Ld = Lq = L,可簡(jiǎn)化為：= -/W/,,，式中，Ud和Uq分別為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系直軸電壓 值、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系交軸電壓值，Id和Iq分別為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系直軸電流值、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系交軸電流值； Ia、Ib、Ic為永磁同步電機(jī)的當(dāng)前立相電流值;Pn為永磁同步電機(jī)的極對(duì)數(shù)；鮮為永磁體基波 勵(lì)磁磁場(chǎng)鏈過(guò)定子繞組的磁鏈;em為空載電動(dòng)勢(shì)