[發明專利]一種交流伺服永磁同步電機控制系統

無效

• 申請號: 201310417822.5
• 申請日: 2013-09-15
• 公開（公告）號: CN103856132A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 李德印;熊健偉;田明吉;李大鵬;石興華
• 申請（專利權）人: 新鄉市夏烽電器有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電機控制系統，特別是一種交流伺服永磁同步電機控制系統。?

背景技術

伺服電機分直流伺服電機和交流伺服電機，其中交流伺服電機又分為異步和同步兩種，直流電機和同步電機一般為永磁結構的，它們都需要傳感器或編碼器加載到旋轉的電機上以獲取電機當前轉子的速度和位置，從而實現對電機實時高精度的控制，這其中以交流伺服永磁同步電機轉矩性能最好，控制精度最高，在數控機床等高端領域獲得廣泛應用，但因其需要在電機端安裝傳感器，傳感器信號再傳送到控制器端，容易受到振動等環境條件的影響，安裝調試不方便，只適合室內場合，無法適應野外如油田、煤炭、礦山等惡劣環境。?

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種不需要傳感器的交流伺服永磁同步電機控制系統。?

一種交流伺服永磁同步電機控制系統，包括有整流濾波單元、三相逆變器、核心運算控制單元、逆變驅動控制電路、通訊監視控制部分，通訊監視控制部分由顯示操作面板和起停控制部分組成，顯示操作面板與核心運算控制單元信號連接，起停控制部分與核心運算控制單元一輸入端連接，核心運算控制單元一輸出端與逆變驅動控制電路輸入端連接，逆變驅動控制電路輸出端與三相逆變器一輸入端連接，三相電源經整流濾波單元與三相逆變器另一輸入端連接，三相逆變器的輸出端與數據采集電路輸入端連接，數據采集電路輸出端與核心運算控制單元另一輸入端連接。?

所述數據采集電路由三相電流采樣電路和三相電壓采樣電路組成，三相逆變器的輸出端分別與三相電流采樣電路、三相電壓采樣電路輸入端連接，三相電流采樣電路、三相電壓采樣電路輸出端分別與核心運算控制單元另一輸入端連接。?

所述核心運算控制單元為DSP數據信號處理器，處理器內的AD轉換模塊輸入端與三相電流采集電路、三相電壓采集電路的輸入端連接，AD轉換模塊一輸出端通過速度位置估算模塊與位置調節模塊連接，位置調節模塊的輸出端通過轉速調節模塊、電流調節模塊、PWM輸出模塊與逆變驅動控制電路輸入端連接，速度位置估算模塊一輸出端與轉速調節模塊一輸入端連接，電流調節模塊一輸入端與AD轉換模塊一輸出端連接，SCI通訊模塊輸出端通過速度給定模塊與位置調節模塊連接，顯示操作面板與SCI通訊模塊信號連接，IO控制模塊與起停控制部分連接。?

所述DSP數據信號處理器為32位DSP數據信號處理器。?

所述位置估算模塊由滑模觀測器速度位置估算模塊和卡爾濾波器位置轉速輸出模塊組成，電壓矢量分解CLARK變換模塊兩端連接滑模觀測器速度位置估算模塊和AD轉換模塊，滑模觀測器速度位置估算模塊通過卡爾濾波器位置速度輸出模塊與轉速調節模塊連接，位置調節模塊輸入端與卡爾濾波器位置速度輸出模塊連接，PARK變換模塊兩端連接有電流矢量分解CLARK變換模塊和電流調節模塊，PARK逆變換模塊兩端連接電流調節模塊和PWM輸出模塊。?

所述逆變驅動控制電路中設置有絕緣柵雙極型晶體管IGBT作為功率開關器件。?

三相逆變器的輸出端與交流伺服永磁同步電機輸入端連接。?

本發明的技術效果是：由于本發明不需要傳感器，采用了全新的設計模式和矢量控制算法，就能實現對電機速度和轉矩的精確控制，還克服了容易受到振動等環境條件的影響，且結構簡單，性能安全可靠，適應范圍更加廣泛。?

附圖說明

圖1為本發明的電機控制系統圖。?

圖2為本發明實施例的電機控制系統圖。?

圖3為本發明電機起動運行三相電流曲線圖。

具體實施方式

結合附圖對本發明作進一步詳細說明，如圖1所示，整流濾波單元將三相交流電經過全橋整流成直流電，正負間使用四個電解電容，兩并兩串相連，每個電容的正負極上并連一個功率電阻以保持相互間的沖放電均衡，有效減小直流母線的波紋。?

虛線框內部分為核心運算控制單元，，該部分主要是將各路采集到的數字及模擬信號集中運算處理，主芯片采用TI公司32位DSP數據信號處理器，處理信號包括外部輸入、輸出開關控制起停；頻率給定、電流采集等輸入模擬量經AD轉換后數據運算；電流、轉速等輸出模擬量的實時運算；基于磁場定向的電機矢量控制算法處理；基于滑模和卡爾曼濾波多種濾波算法的電機速度及實時位置精確估計；電機驅動電路的開關波形輸出，與外部設備通信連接、將實時數據送上位顯示等。?