[發明專利]一種新型交流伺服系統

在審

• 申請號: 201611065648.2
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108123654A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 吳慶寶
• 申請（專利權）人: 吳慶寶
• 主分類號: H02P27/12
• 分類號: H02P27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種新型交流伺服系統，適用于電氣控制領域。基于TMS320F2812的永磁同步電動機全數字交流伺服系統的解決方案，硬件包括總體電路、功率驅動回路、速度和位置檢測電路、系統保護電路以及LED顯示電路的設計，軟件分別設計了矢量控制系統的程序設計包括主程序和中斷服務子程序等。該伺服控制控制系統具有快速的轉速響應、較強的抗沖擊擾動能力，速度控制的調節性能良好，系統工作穩定，具有較強的抗干擾性和可靠性，精度較高。

所屬技術領域

本發明涉及一種新型交流伺服系統，適用于電氣控制領域。

背景技術

電動機，反饋，控制，驅動，通訊的縱向一體化成為當前小功率伺服系統的一個發展方向。有時我們稱這種集成了驅動和通訊的電機叫智能化電機(Smart Motor)，有時我們把集成了運動控制和通訊的驅動器叫智能化伺服驅動器。電機，驅動和控制的集成使三者從設計，制造到運行，維護都更緊密地融為一體。但是這種方式面臨更大的技術挑戰(如可靠性)和工程師使用習慣的挑戰，因此很難成為主流，在整個伺服市場中是一個很小的有特色的部分。

通用型驅動器配置有大量的參數和豐富的菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下，方便地設置成V/F控制，無速度傳感器開環矢量控制，閉環磁通矢量控制，永磁無刷交流伺服電動機控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場合，可以驅動不同類型的電機，比如異步電機，永磁同步電機，無刷直流電機，步進電機，也可以適應不同的傳感器類型甚至無位置傳感器。可以使用電機本身配置的反饋構成半閉環控制系統，也可以通過接口與外部的位置或速度或力傳感器構成高精度全閉環控制系統。

現代交流伺服系統，經歷了從模擬到數字化的轉變，數字控制環已經無處不在，比如換相，電流，速度和位置控制;采用新型功率半導體器件，高性能DSP加FPGA，以及伺服專用模塊(比如IR推出的伺服控制專用引擎)也不足為奇。國際廠商伺服產品每5年就會換代，新的功率器件或模塊每2～2.5年就會更新一次，新的軟件算法則日新月異，總之產品生命周期越來越短。盡管這方面的工作早就在進行，但是仍需要繼續加強。主要包括電機本身的高效率比如永磁材料性能的改進和更好的磁鐵安裝結構設計，也包括驅動系統的化，包括逆變器驅動電路的優化，加減速運動的優化，再生制動和能量反饋以及更好的冷卻方式等。

發明內容

本發明提供一種新型交流伺服系統，該伺服控制控制系統具有快速的轉速響應、較強的抗沖擊擾動能力，速度控制的調節性能良好，系統工作穩定，具有較強的抗干擾性和可靠性，精度較高。

本發明所采用的技術方案是：

基于TMS320F2812的永磁同步電動機全數字交流伺服系統的解決方案，硬件包括總體電路、功率驅動回路、速度和位置檢測電路、系統保護電路以及LED顯示電路的設計，軟件分別設計了矢量控制系統的程序設計包括主程序和中斷服務子程序等。

所述系統采用采用交-直-交電壓型電路，主回路主要由整流電路、濾波電路以及智能功率模塊IPM逆變電路組成，控制部分以TMS320F2812 DSP控制器芯片為核心，用來完成電流環、速度環的算法實現、空間矢量PWM波(SVPWM)的產生等。輔助電路由速度檢測電路、電流檢測電路、故障檢測保護、鍵盤、LED顯示以及串行通信電路等組成，實現交流電動機的轉速檢測、電流檢測以及上位機的監控。

系統是一個有轉速反饋的閉環系統。系統參數可以由鍵盤輸入，DSP控制器負責轉換A/D轉換、計算電機的轉速和位置，最后運用矢量控制算法，得到電壓空間矢量的PWM控制信號，再經過光耦隔離電路后，驅動IPM功率開關器件。DSP控制器還負責系統的保護和監控，當系統出現過壓、過流、欠壓等故障時，DSP將封鎖PWM輸出信號，以保護IPM模塊。