[發明專利]一種永磁同步電機控制系統

無效

• 申請號: 201210510150.8
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103856136A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 李冰;李相武;王瑛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱恒譽名翔科技有限公司
• 主分類號: H02P21/10
• 分類號: H02P21/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及的是一種電機控制系統，特別是永磁同步電機控制系統。

背景技術：

在工業領域，電動機+減速機或皮帶減速輪的裝置廣為應用，但減速機構的使用嚴重影響了裝置工作效率，增加了裝置的損耗，為此設計直接驅動裝置取代原有裝置。永磁同步電動機具有輸出轉矩高、低速特性優異、效率高，調速范圍大等特點，特別適合用來作為直接驅動的執行機構。但永磁同步電動機裝置通常需要角位置傳感器制約了裝置的使用范圍，并且變頻驅動器中不控整流帶來了對電網的干擾，尤其是電流中的高次諧波成分，增加了裝置的無功損耗。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種能夠提高效率，減少對電網的干擾及進線損耗的節能型、開環矢量控制系統，使電機進行軟啟動，軟停止的永磁同步電動機驅動系統。

本發明的目的是這樣實現的：

它主要包括三相電源⑴、整流電路⑵、邏輯電路⑶、永磁同步電機⑷、檢測電路⑸、外部控制面板⑹、外部接口⑺、數字控制電路⑻、制動電阻⑼、功率放大電路⑽組成。通過外部控制面板⑹設定永磁同步電機⑷的轉速及永磁同步電機⑷何時啟動和停止，并把這些給定信息傳遞給數字控制電路⑻，由數字控制電路⑻控制功率放大電路⑽形成永磁同步電動機控制所需電壓信號。

它的工作動作過程是這樣的：

采用轉子定位、開環加速和閉環運行三段式運行策略；轉子定位：給永磁同步電動機定子通入六個脈沖；開環起動：在轉子定位完成后，開始啟動時，速度控制開環和電流控制閉環，由控制器給出一個旋轉電壓矢量，進而產生旋轉磁場，帶動電機轉起來，待電機以一定轉速運行并可以準確估算到轉子位置之后，再切換到閉環工作模式，輸出轉速隨給定轉速變化；閉環運行：在此控制階段采用一種基于觀測器的電機無位置傳感器控制方案，通過觀測器獲取磁極位置和轉速信息，實現了基于轉子磁場定向的矢量控制方式。

本發明的有益效果是：

1.電機內不加任何控制原件和傳感器原件，而是采用了開環矢量控制，在不降低裝置性能的基礎上，省去了磁極角度位置傳感器，節約了成本，響應快，軟起動時能實現低轉速恒轉距、力矩自動跟蹤、無級調速，綜合節電率達25%。

2.增加了環境適應能力，保證控制裝置可以在室外惡劣環境下可靠運行。

3.驅動器采用空間矢量脈寬調制技術可以方便的改變輸出電壓和頻率，從而大范圍的提高電動機裝置驅動性能。

4.利用被拖動時作發電的特性可進行對慣量進行電阻剎車和反制動。

5.采用智能功率因數校正技術解決了不控整流帶來的對電網的干擾，尤其是電流中的高次諧波成分，增加了裝置的無功損耗，使得裝置的功率因數達到0.95以上。

附圖說明：

圖1為本發明組成圖

圖1中三相電源⑴、整流電路⑵、邏輯電路⑶、永磁同步電機⑷、檢測電路⑸、外部控制面板⑹、外部接口⑺、數字控制電路⑻、制動電阻⑼、放大電路⑽。

具體實施方式：

系統運行時，合上外部操作控制面板的空氣開關，通過三相交流電源給整流電路供電，調整外部操作控制面板的轉速給定按鈕，按需要設置轉速，設置的轉速通過總線傳到數字控制電路形成轉速指令。按下外部操作控制面板的起動按鈕，啟動指令傳到數字控制電路，使得整流電路、逆變電路開始工作，給永磁同步電機提供可變頻率和電壓幅值的三相電，永磁同步電機按一定加速時間加速到設定轉速。當需要停電機時，按下外部操作控制面板的停止按鈕，停機指令傳到數字控制電路，使得整流電路、逆變電路工作，減少給永磁同步電機的幅值和頻率，永磁同步電機減速，當檢測電路檢測信息經過數字控制電路的運算分析到達一定頻率時，數字控制電路給整流電路、逆變電路停止發脈沖信號，逆變電路不再給永磁同步電機供電，永磁同步電機停止運行。在永磁同步電機停止運行后，如果轉子被拖動旋轉，會在定子內產生感應電流，傳到數字控制電路，使得整流電路、逆變電路開始工作，給永磁同步電機提供反向電流，通過制動電阻對永磁同步電機進行制動。永磁同步電機意外停止運行時，其故障代碼會通過外部控制面板的顯示器顯示，并可通過外部接口采集故障信息。