[實用新型]一種新型永磁同步電機控制系統

有效

• 申請號: 202021492968.8
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN212875695U
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 趙天海;李生權;馮波;徐子楓;陸浩;曹張然
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/34;H02P25/022;H02P27/04
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 沈志海

一種新型永磁同步電機控制系統，屬于高精度伺服控制技術領域，控制系統由上位機、DSP控制開發板、IPM功率板、永磁同步電機、固定機架、聯軸器、磁粉測功機和直流穩壓電源組成；在MATLAB環境下通過上位機對電機轉速進行采集，根據轉速控制器輸出指令，驅動IPM模塊，實現對永磁同步電機的速度控制，該裝置在提高控制精度、加快響應速度、尤其是為實現基于MATLAB的調速控制系統的代碼快速生成，降低開發成本及提高生產率具有深遠的意義。為實際工況中的電機伺服控制提供可靠的依據。

技術領域

本實用新型屬于高精度伺服控制技術領域，涉及一種電機控制系統，具體的說是涉及一種以永磁同步電機調速系統作為研究， DSP和基于MATLAB的代碼快速生成的模型設計相結合的永磁同步電機控制系統。

背景技術

永磁同步電機具有體積小、重量輕、轉矩慣量比大、效率高、可靠性高、伺服系統性能優良等優點，在工業生產中被廣泛應用，起到了重要的作用，特別是在航空航天、機器人、數控機床等對控制精度和電機性能要求高的情景和領域。但是永磁同步電機本身是非線性、強耦合、多變量的復雜系統，加之各種不確定因素的干擾影響，控制策略的選擇會直接影響電機控制的性能。

在電機伺服控制系統的算法開發方面，常用利用Ｃ語言進行編程的傳統方法，代碼需要純人工完成，由于大量依靠工程師完成代碼編寫，不可避免的提高了代碼出錯的可能性，且一點小失誤會需要很大的工作量進行排錯；另外代碼的微小改動也需要重新燒寫進開發板，耗費大量時間，以上幾點原因導致了傳統的開發方式開發難度相對較大、開發周期較長、開發效率也較低。

在永磁同步電動機伺服控制系統中，位置控制需要檢測磁極位置和轉子轉速作為反饋信號。通常，反饋信號是通過同軸安裝的編碼器獲得的，但是編碼器的安裝增加了系統的復雜度，降低適用性的同時使系統的可靠性降低，且編碼器屬于易損器件，一旦失效會造成嚴重影響。基于這樣的問題，提出了無速度傳感控制技術，其基本原理是通過電壓電流信號進行估計計算來得出轉子的位置和速度。這樣的方式在提取電機有效信號時，存在高頻噪聲干擾影響的問題。一般的解決方法是在輸出前用無限脈沖響應(Infinite ImpulseResponse，IIR)濾波器對反饋信號和給定信號進行處理。然而，傳統的IIR濾波器存在相位特性控制差，高相位需要相位校正網絡等不足。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對在電機伺服控制系統的算法開發時，傳統的開發方式開發難度相對較大、開發周期較長、開發效率也較低的不足，以及無速度傳感永磁同步電機伺服控制系統中傳統的濾波器存在相位特性控制差，高相位需要相位校正網絡等的局限性問題，提出一種新型永磁同步電機控制系統，通過上位機中MATLAB／Simulink軟件所搭建的模塊自動生成Ｃ代碼直接下載到DSP中驅動IPM功率模塊對電機進行實時控制，以軟件系統實現硬件系統，提高開發效率，節省研究時間與費用；同時在上位機中設置跟蹤微分器(Tracking Differentiator，TD)濾波模塊，以達到提高控制精度、加快響應速度、消除系統高頻抖振方面有很好的效果。對于保證設備正常運轉及安全運行，降低生產成本及提高生產率具有廣泛而深遠的意義。為實際工況中的高精度伺服控制的快速代碼生成提供可靠的依據。

本實用新型的技術方案：

一種新型永磁同步電機控制系統，其特征在于：所述永磁同步電機伺服控制系統由上位機、DSP控制開發板、IPM功率板、永磁同步電機、電機固定架、聯軸器、磁粉測功機和直流穩壓電源連接組成；所述上位機的USB端口連接仿真器，仿真器與DSP控制開發板通過排線連接，所述DSP控制開發板與IPM功率板通過排線相連，所述IPM功率板通過三相電源線連接驅動永磁同步電機，所述永磁同步電機通過碼盤采集線連接至DSP控制開發板上對應信號接口以實現電機的實時控制，所述永磁同步電機固定設置在所述電機固定架上，所述磁粉測功機的轉軸通過聯軸器與所述永磁同步電機的轉軸連接，所述直流穩壓電源分別與所述IPM功率板和DSP控制開發板形成供電連接。