[發(fā)明專利]三相交流電機(jī)用基于大功率運(yùn)放的線性功率驅(qū)動(dòng)控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210202310.2
• 申請(qǐng)日: 2012-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN102751924A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭宏;白磊;錢浩;孫澤東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/08
• 分類號(hào): H02P6/08;H02P6/16
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.三相交流電機(jī)用基于大功率運(yùn)放的線性功率驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于：它由線性功率驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)檢測(cè)模塊、數(shù)字控制模塊及D/A轉(zhuǎn)換模塊四部分組成；信號(hào)檢測(cè)模塊檢測(cè)電機(jī)的三相繞組電流信號(hào)和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制模塊能夠直接接收的信號(hào)形式，傳遞給數(shù)字控制模塊；數(shù)字控制模塊根據(jù)接收到的電機(jī)狀態(tài)信息，完成控制算法的計(jì)算，并給出數(shù)字量的控制信號(hào)；D/A轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)把該數(shù)字量的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量的控制信號(hào)，傳遞給線性功率驅(qū)動(dòng)模塊；線性功率驅(qū)動(dòng)模塊把模擬量的控制信號(hào)與功率級(jí)信號(hào)相隔離，并進(jìn)一步進(jìn)行功率放大，提供給電機(jī)繞組高電壓和大電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流電機(jī)的高精度控制；

所述的線性功率驅(qū)動(dòng)模塊包括：高速輸入隔離放大器和大功率運(yùn)放；其中，高速輸入隔離放大器接收D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)三相線電壓模擬控制信號(hào)到功率信號(hào)的電氣隔離，高速輸入隔離放大器的輸出信號(hào)直接作為大功率運(yùn)放的輸入信號(hào)；大功率運(yùn)放接收來自高速輸入隔離放大器的輸出信號(hào)，進(jìn)行功率放大，給電機(jī)三相繞組提供高電壓和大電流；

所述的信號(hào)檢測(cè)模塊包括：用于檢測(cè)三相繞組電流的霍爾式電流傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的絕對(duì)式光電編碼器和485通信電路；其中，霍爾式電流傳感器將電機(jī)三相繞組的電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與功率級(jí)信號(hào)的電氣隔離；A/D轉(zhuǎn)換器的單芯片上集成了四個(gè)16位ADC，它將霍爾式電流傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，并通過DSP的數(shù)據(jù)總線傳遞給DSP；絕對(duì)式光電編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置，以485通信的形式傳遞給485通信電路，485通信電路將絕對(duì)式光電編碼器發(fā)出的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平與DSP的SCI接口相匹配的串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)，通過SCI接口傳遞給DSP，同時(shí)該485通信電路還實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)式光電編碼器與數(shù)字控制模塊間的電氣隔；DSP利用得到的電機(jī)三相繞組電流信息及轉(zhuǎn)子位置信息，經(jīng)過相關(guān)控制算法的計(jì)算給出三相繞組線電壓的控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的閉環(huán)控制；

所述的數(shù)字控制模塊包括：32位浮點(diǎn)高速DSP，其具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，應(yīng)用其浮點(diǎn)運(yùn)算單元，可快速編寫控制算法，且可以較容易的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法；DSP作為系統(tǒng)的數(shù)字控制器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，其通過數(shù)據(jù)總線及SCI通信接口接收來自霍爾式電流傳感器和光電編碼器的電機(jī)三相電流及轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，經(jīng)過位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)的相關(guān)控制算法計(jì)算，給出系統(tǒng)的三相線電壓控制信號(hào)，該信號(hào)通過DSP的數(shù)據(jù)總線傳遞給D/A轉(zhuǎn)換模塊，得到三相線電壓的模擬控制信號(hào)，并經(jīng)過后續(xù)的高速輸入隔離放大器和大功率運(yùn)放實(shí)現(xiàn)隔離和功率放大，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的三相繞組電流的高精度控制；

所述的D/A轉(zhuǎn)換模塊包括：電壓輸出型14位并行D/A轉(zhuǎn)換器，具有低初始誤差和低溫度漂移特性并可以進(jìn)行精密調(diào)整的基準(zhǔn)電壓源；其中，電壓輸出型14位并行D/A轉(zhuǎn)換器，單芯片上集成了四個(gè)14位DAC，它將DSP給出的電機(jī)三相繞組線電壓的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量的控制信號(hào)，因?yàn)樵揇/A轉(zhuǎn)換器具有14位精度、電壓型輸出形式和并行輸入方式，從而可實(shí)現(xiàn)高速、高精度的轉(zhuǎn)換；具有低初始誤差和低溫度漂移特性并可以進(jìn)行精密調(diào)整的基準(zhǔn)電壓源，為D/A轉(zhuǎn)換器提供高精度的轉(zhuǎn)換參考電壓，所述的基準(zhǔn)電壓源可以對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行零位和滿量程調(diào)整，保證了D/A轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換精度和輸出電壓的高線性度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)用基于大功率運(yùn)放的線性功率驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于：該高速輸入隔離放大器的芯片型號(hào)為AD215。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)用基于大功率運(yùn)放的線性功率驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于：該大功率運(yùn)放的芯片型號(hào)為PA12A。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)用基于大功率運(yùn)放的線性功率驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于：該霍爾式電流傳感器的型號(hào)為HX05-P。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)用基于大功率運(yùn)放的線性功率驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于：該A/D轉(zhuǎn)換器型號(hào)為AD7606-4。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)用基于大功率運(yùn)放的線性功率驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于：該絕對(duì)式光電編碼器型號(hào)為TS5667N458。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)用基于大功率運(yùn)放的線性功率驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于：該485通信電路中通信芯片型號(hào)為ADM2491E。