永磁同步電動機調速控制裝置的製作方法
2023-09-17 10:33:00 2
專利名稱：永磁同步電動機調速控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種採用DSP控制的永磁同步電動機的調速控制技術，適用於稀土永磁同步電動機的調速控制，特別適用於低速永磁同步電動機的調速控制，屬於電機控制技術領域。
背景技術：
稀土永磁同步電動機是一種採用稀土永磁材料作為激磁源，氣隙磁場按正弦波分布，定子繞組反電勢和定子繞組電流均為正弦波電流的永磁同步電動機，其效率高、結構簡單、調速特性好等優點，可構成高性能的傳動調速系統。永磁同步電動機的轉子結構依據永磁體的安裝形式不同分為內插式和面裝式兩種，由於其轉矩特性不同，所以其控制方式有所不同。 一般永磁同步電動機的調速控制裝置與永磁同步電動機的類型是對應的。不同結構類型的永磁同步電動機需要選配對應的調速控制裝置，使用不方便。
發明內容本實用新型的目的是提供一種新型的永磁同步電動機的調速控制裝置，有效的實現了對稀土永磁同步電動機的調速控制。 本實用新型是這樣實現的，一種永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於包括主控制晶片電路1 ，功率管驅動信號隔離電路2，功率逆變電路3，三相整流電路4，電流採樣電路5，旋轉編碼器接口電路6，故障檢測與保護電路7，顯示與按鍵電路8，控制電源9，永磁同步電動機本體10 ; 其中，電流採樣電路5的輸出、旋轉編碼器接口電路6的輸出與主控制晶片電路1的輸入連接，故障檢測與保護電路7的輸出與主控制晶片電路1和功率管驅動信號隔離電路2的輸入連接，主控制晶片電路1的輸出與功率管驅動信號隔離電路2的輸入連接，功率管驅動信號隔離電路2的輸出與功率逆變電路3的輸入連接，功率逆變電路3的輸出與故障檢測與保護電路7和永磁同步電動機本體10的輸入連接，永磁同步電動機本體10的輸出與電流採樣電路5和旋轉編碼器接口電路6的輸入連接，顯示與按鍵電路8的輸出與主控制晶片電路1的輸入連接，控制電源9的輸出與主控制晶片電路1和功率管驅動信號隔離電路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] 本實用新型功能實用、線路簡單，位置信號傳輸可靠，保護功能強，可靈活適用於不同結構類型的永磁同步電動機特別是低速永磁同步電動機的調速控制。
圖1為本實用新型的結構示意框圖[0008] 圖2為控制裝置主迴路結構圖[0009] 圖3為功率管驅動信號隔離電路，[0010] 圖4為故障檢測與保護電路[0011 ] 圖5旋轉編碼器接口電路具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型做進一步描述。 如圖l所示為本實用新型結構示意框圖。其中，電流採樣電路5的輸出、旋轉編碼器接口電路6的輸出與主控制晶片電路1的輸入連接，故障檢測與保護電路7的輸出與主控制晶片電路1和功率管驅動信號隔離電路2的輸入連接，主控制晶片電路1的輸出與功率管驅動信號隔離電路2的輸入連接，功率管驅動信號隔離電路2的輸出與功率逆變電路3的輸入連接，功率逆變電路3的輸出與故障檢測與保護電路7和永磁同步電動機本體10的輸入連接，永磁同步電動機本體10的輸出與電流採樣電路5和旋轉編碼器接口電路6的輸入連接，顯示與按鍵電路8的輸出與主控制晶片電路1的輸入連接，控制電源9的輸出與主控制晶片電路1和功率管驅動信號隔離電路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所示為本實用新型的控制裝置主迴路結構圖。其中D7 D12組成三相整流電路，R1為充電限流電阻，在主迴路上電的時候，繼電器開關觸點Kl打開，三相整流電路將三相交流電壓整轉換成直流電壓，通過R1給濾波電容C1充電。如果沒有限流電阻，充電電流會非常大，可能損壞整流器和濾波電容。當電容C1的電壓接近額定值時K1閉合，短接R1。C2為無感電容，濾掉高頻幹擾。Ql Q6 IGBT功率管構成三相逆變器、Dl D6 二極體構成續流電路。 圖3所示為本實用新型的三個下橋臂的功率管驅動信號隔離電路。以VinX通道為例說明。主控制晶片送來的控制信號P麗2與故障信號Fault通過或門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並接在U7的2、3兩腳。功率管驅動信號VinX通過高速光耦隔離從U7的6腳輸出，U7的6腳同時通過一個上拉電阻R16接電源VCC。 U7的7、8腳接電源VCC， U7的5腳接電源VCC對應的地。電源VCC的兩端並接一個電容CIO。當故障信號Fault為低電平，在控制信號P麗2為低電平有效時，高速光耦U7的發光二極體點亮，U7的6腳為低電平，輸出一個有效的功率管驅動信號，使對應的功率管導通。反之，在控制信號P麗2為高電平時，U7的發光二極體不通電，U7的6腳為輸出一個高電平，使對應的功率管關斷。當故障信號Fault為高電平時，無論控制信號P麗2處於何種狀態，都使U7的發光二極體不通電，U7的6腳為輸出一個高電平，關斷對應的功率管關斷，起故障保護作用。圖3中的另外兩個通道相類似。 圖4所示為本實用新型的故障檢測與保護電路。故障信號ALM是由智能功率模塊IPM送出的。當功率模塊出現過流、短路、過熱以及低控制電壓時，ALM輸出為低電平，點亮光電耦合器的U2的發光二極體，U2的輸出三極體導通，輸出一個低電平報警信號。該信號一路接主控制晶片TMS320F2407A的PDPINT展卩，向主控制晶片發出報警信號， 一路給RS觸發器U3C的S端，使U3C的輸出保持一個高電平信號Fault，同時點亮發光二極體Dl，給出故障指示。Fault信號作用於圖3的功率管驅動信號隔離電路，封鎖功率管驅動信號。故障排除後，按SW鍵或系統重新上電後，U3C的輸出一個低電平信號，解除Fault信號。[0017] 圖5所示為本實用新型的旋轉編碼器接口電路，由低電壓高速四路差動線路接收器AM26LV32以及濾波電路組成，提供高可靠性的轉子位置信號。長線輸出的增量型旋轉編碼器有三路互補的信號A+、A-、B+、B-、Z+、Z-輸出。以A+、A-信號接口為例，兩個互補的信號分別通過R1、C1、R2、C2組成的濾波電路後接Ul AM26LV32的2、1腳；U1的差動輸入結構可抵消兩個互補的信號中的共模幹擾，其輸出Yl接主控制晶片TMS320F2407A的正交編碼電路接口。其他兩路的信號接口相類似。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋範圍。
權利要求一種永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於包括主控制晶片電路[1]，功率管驅動信號隔離電路[2]，功率逆變電路[3]，三相整流電路[4]，電流採樣電路[5]，旋轉編碼器接口電路[6]，故障檢測與保護電路[7]，顯示與按鍵電路[8]，控制電源[9]，永磁同步電動機本體[10]；其中，電流採樣電路[5]的輸出、旋轉編碼器接口電路[6]的輸出與主控制晶片電路[1]的輸入連接，故障檢測與保護電路[7]的輸出與主控制晶片電路[1]和功率管驅動信號隔離電路[2]的輸入連接，主控制晶片電路[1]的輸出與功率管驅動信號隔離電路[2]的輸入連接，功率管驅動信號隔離電路[2]的輸出與功率逆變電路[3]的輸入連接，功率逆變電路[3]的輸出與故障檢測與保護電路[7]和永磁同步電動機本體[10]的輸入連接，永磁同步電動機本體[10]的輸出與電流採樣電路[5]和旋轉編碼器接口電路[6]的輸入連接，顯示與按鍵電路[8]的輸出與主控制晶片電路[1]的輸入連接，控制電源[9]的輸出與主控制晶片電路[1]和功率管驅動信號隔離電路[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. 根據權利要求1所述的永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於所述主控制晶片電路的主控制晶片為TMS320F2407A。
3. 根據權利要求1所述的永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於所述的旋轉編碼器接口電路由低電壓高速四路差動線路接收器AM26LV32以及濾波電路組成。
4. 根據權利要求1所述的永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於所述故障檢測與保護電路包括RS電路。
5. 根據權利要求1所述的永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於所述功率逆變電路[3]採用智能功率模塊IPM。
6. 根據權利要求1所述的永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於所述電流採樣電路[5]選用LEM公司的LTS15-NP電流傳感器，實現對電機三相對稱電流中的兩相電流的採樣。
7. 根據權利要求1所述的永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於顯示與按鍵電路[8]由串行輸入/輸出顯示驅動器MAX7219晶片、LED數碼管以及按鍵組成，實現控制參數的輸入與顯示。
8. 根據權利要求1所述的永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於所述控制電源[9]選用開關電源模塊JS158。
專利摘要本實用新型涉及一種永磁同步電動機調速控制裝置，其特徵在於包括主控制晶片電路[1]，功率管驅動信號隔離電路[2]，功率逆變電路[3]，三相整流電路[4]，電流採樣電路[5]，旋轉編碼器接口電路[6]，故障檢測與保護電路[7]，顯示與按鍵電路[8]，控制電源[9]，永磁同步電動機本體[10]；電流採樣電路[5]的輸出、旋轉編碼器接口電路[6]的輸出與主控制晶片電路[1]的輸入連接，故障檢測與保護電路[7]的輸出與主控制晶片電路[1]和功率管驅動信號隔離電路[2]的輸入連接，主控制晶片電路[1]的輸出與功率管驅動信號隔離電路[2]的輸入連接；本實用新型功能實用、線路簡單，運行可靠，適用於各類永磁同步電動機，特別是低速永磁同步電動機的調速控制。
文檔編號H02P27/06GK201479070SQ20092030879
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月25日 優先權日2009年8月25日
發明者林珍, 湯寧平, 黃燦水 申請人:福州大學