一種用于交流永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種磁場(chǎng)控制裝置，具體涉及一種用于交流同步電機(jī)的磁場(chǎng)控制裝置，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于稀土釹鐵硼永磁材料的問(wèn)世，使得永磁電機(jī)成為高功率密度和高效率電機(jī)的代表。永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，轉(zhuǎn)子形式多樣易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制。由于其上述優(yōu)勢(shì)，永磁同步電機(jī)便在工業(yè)控制、車輛工程、樓宇自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于電機(jī)的磁場(chǎng)控制效果差的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種用于交流永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)控制裝置，包括三相電橋、永磁同步電機(jī)、編碼器，調(diào)制器、第一轉(zhuǎn)換模塊、第二轉(zhuǎn)換模塊、第三轉(zhuǎn)換模塊，第一PI控制器、第二 PI控制器、第一求和器、第二求和器和第三求和器，編碼器安裝在永磁同步電機(jī)的輸出端，第一求和器的輸出端通過(guò)第一 PI控制器與第二求和器建立連接，第二求和器的通過(guò)第二 PI控制器與第一轉(zhuǎn)換模塊建立連接，第三求和器的輸出端通過(guò)第三PI控制器與第一轉(zhuǎn)換模塊建立連接，第一轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與調(diào)制器的輸入端建立連接，調(diào)制器的輸出端與三相電橋的輸入端連接了，三相電橋的輸出端連接永磁同步電機(jī)，編碼器隨永磁電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器的輸出端通過(guò)QEI接口與第一求和器連接，第三轉(zhuǎn)換模塊的的輸入端連接在三相電橋與永磁同步電機(jī)之間，第三轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接第二轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，第二轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別與第二求和器和第三求和器建立連接，所述第一轉(zhuǎn)換模塊和第二轉(zhuǎn)換模塊之間建立雙向電轉(zhuǎn)換傳輸。
[0005]所述編碼器的IC芯片，采用亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為ADV739IBCPZ 的芯片。
[0006]所述控制器采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812作為主控芯片。
[0007]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:本實(shí)用新型的三相功率逆變器的六個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件組成的特定開(kāi)關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，使輸出電流波形接近于理性的正弦波。它是從三相輸出電壓的整體效果出發(fā)，其中重點(diǎn)在于如何是輸出的磁場(chǎng)獲得理想的圓形磁鏈軌跡，對(duì)于永磁電機(jī)的磁場(chǎng)控制更加精確，控制效果更佳，利于推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]結(jié)合【附圖說(shuō)明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，本實(shí)施方式的一種用于交流永磁同步電機(jī)8的磁場(chǎng)控制裝置，包括三相電橋7、永磁同步電機(jī)8、編碼器9，調(diào)制器6、第一轉(zhuǎn)換模塊5、第二轉(zhuǎn)換模塊12、第三轉(zhuǎn)換模塊11，第一 PI控制器2、第二 PI控制器4、第一求和器
1、第二求和器3和第三求和器14，編碼器9安裝在永磁同步電機(jī)8的輸出端，第一求和器I的輸出端通過(guò)第一 PI控制器2與第二求和器3建立連接，第二求和器3的通過(guò)第二 PI控制器4與第一轉(zhuǎn)換模塊5建立連接，第三求和器14的輸出端通過(guò)第三PI控制器134與第一轉(zhuǎn)換模塊5建立連接，第一轉(zhuǎn)換模塊5的輸出端與調(diào)制器6的輸入端建立連接，調(diào)制器6的輸出端與三相電橋7的輸入端連接了，三相電橋7的輸出端連接永磁同步電機(jī)8，編碼器9隨永磁電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器9的輸出端通過(guò)QEI接口 10與第一求和器I連接，第三轉(zhuǎn)換模塊11的的輸入端連接在三相電橋7與永磁同步電機(jī)8之間，第三轉(zhuǎn)換模塊11的輸出端連接第二轉(zhuǎn)換模塊12的輸入端，第二轉(zhuǎn)換模塊12的輸出端分別與第二求和器3和第三求和器14建立連接。
[0010]所述編碼器9的IC芯片，采用亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為ADV739IBCPZ 的芯片。
[0011]所述第一 PI控制器2、第二 PI控制器4和第三PI控制器13采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812作為主控芯片。
[0012]一種FOC控制算法，包括三相相電流到兩相定子虛擬電流的轉(zhuǎn)換模塊，兩相定子虛擬電流到兩相轉(zhuǎn)子虛擬電流的轉(zhuǎn)換模塊，兩相轉(zhuǎn)子虛擬電壓到兩相虛擬定子電壓的轉(zhuǎn)換模塊，兩相虛擬定子電壓到三相相電壓調(diào)制模塊。同時(shí)由轉(zhuǎn)子到轉(zhuǎn)子到定子的坐標(biāo)變化，加入了采集的轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子傳感器的角度值。
[0013]本算法中其P軸的參考電壓，由扭矩誤差經(jīng)過(guò)PI控制器獲得。d軸的參考電壓，根據(jù)弱磁控制的需求來(lái)設(shè)定。
[0014]各個(gè)不同物理量的轉(zhuǎn)換過(guò)程通過(guò)的都是PI控制器來(lái)進(jìn)行控制。其中三個(gè)PI控制器，分別是扭矩誤差到q軸參考電流的、q軸參考電流誤差到q軸參考電壓、d軸參考電流誤差到d軸參考電壓。
[0015]以下詳述本實(shí)用新型的工作原理。
[0016]定子磁場(chǎng)是由a相、b相和c線三個(gè)定子繞組線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加組成的。這個(gè)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)又可以分成直軸(d軸，沿轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向)和交軸(P軸，垂直轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向)。其中P軸磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)正交，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最優(yōu)。而d軸磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)重合，其可以改變氣隙磁場(chǎng)的大小，但不能產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)矩，只能產(chǎn)生作用到轉(zhuǎn)軸上得力，不過(guò)可以用在弱磁控制上使電機(jī)提高轉(zhuǎn)速。這里用到了三個(gè)PI控制器，其中內(nèi)環(huán)用到了兩個(gè)，外環(huán)用到了一個(gè)。對(duì)于不需要弱磁的控制情況下，idMf可以置零，其后PI控制器也不起作用。這種情況下內(nèi)環(huán)只有一個(gè)PI控制器，這個(gè)PI控制器根據(jù)參考電流值id 和反饋電流值i d得到一個(gè)偏差輸入給PI控制器。經(jīng)過(guò)PI控制器的處理，得到一個(gè)交軸電壓Vd。為了把這個(gè)值轉(zhuǎn)變成和定子參考系相關(guān)的可以進(jìn)行調(diào)制的值，就需要一個(gè)采集到的角度值Θ。這個(gè)角度值Θ是由霍爾和正交編碼器采集到的信號(hào)處理而來(lái)的，與定子磁場(chǎng)的方向和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向所夾的角度有關(guān)。把這個(gè)角度值Θ和交軸電壓Vd同時(shí)作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程的輸入，則輸出定子交軸電壓Va。定子交軸電壓Va經(jīng)過(guò)調(diào)制就可以得到a相、b相和c相的控制電壓。由這三個(gè)控制電壓來(lái)調(diào)節(jié)六路PWM信號(hào)，使電機(jī)按預(yù)期的電流值進(jìn)行工作。輸出的三相電流由于矢量和為零，故只采集兩相進(jìn)行解耦，得到一個(gè)定子交軸電流U。這個(gè)定子交軸電流U可以經(jīng)過(guò)上述參考系變換的逆變換，得到反饋電流值id。這個(gè)反饋電流值id作為反饋信號(hào)和輸入共同作用形成閉環(huán)。就此一個(gè)內(nèi)環(huán)的控制過(guò)程敘述完畢。
[0017]內(nèi)環(huán)作為外環(huán)的子系統(tǒng)為外環(huán)服務(wù)。外環(huán)的輸入是各種采集到的信號(hào)，這些信號(hào)包括總線上獲取的車速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，扭矩和角度傳感器測(cè)量的輸入扭矩信號(hào)和角度信號(hào)。實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)和外環(huán)的連接的部分，則是外環(huán)的扭矩信號(hào)和內(nèi)環(huán)的參考電流值id ref之間的一個(gè)PI控制器。
[0018]通過(guò)以上實(shí)施例可以看出，本實(shí)用新型提供一種比較有效的FOC控制算法。
[0019]以上實(shí)施方式只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變化或修飾均涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于交流永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)控制裝置，其特征在于:包括三相電橋、永磁同步電機(jī)、編碼器，調(diào)制器、第一轉(zhuǎn)換模塊、第二轉(zhuǎn)換模塊、第三轉(zhuǎn)換模塊，第一 PI控制器、第二 PI控制器、第一求和器、第二求和器和第三求和器，編碼器安裝在永磁同步電機(jī)的輸出端，第一求和器的輸出端通過(guò)第一 PI控制器與第二求和器建立連接，第二求和器的通過(guò)第二 PI控制器與第一轉(zhuǎn)換模塊建立連接，第三求和器的輸出端同通過(guò)第三PI控制器與第一轉(zhuǎn)換模塊建立連接，第一轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與調(diào)制器的輸入端建立連接，調(diào)制器的輸出端與三相電橋的輸入端連接了，三相電橋的輸出端連接永磁同步電機(jī)，編碼器隨永磁電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器的輸出端通過(guò)QEI接口與第一求和器連接，第三轉(zhuǎn)換模塊的的輸入端連接在三相電橋與永磁同步電機(jī)之間，第三轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接第二轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，第二轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別與第二求和器和第三求和器建立連接，所述第一轉(zhuǎn)換模塊和第二轉(zhuǎn)換模塊之間建立雙向電轉(zhuǎn)換傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于交流永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)控制裝置，其特征在于:所述編碼器的IC芯片，采用亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為ADV7391BCPZ的芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種用于交流永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)控制裝置，其特征在于:所述第一 PI控制器、第二 PI控制器和第三PI控制器采用TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812作為主控芯片。
【專利摘要】一種用于交流同步電機(jī)的磁場(chǎng)控制裝置，它涉及一種磁場(chǎng)控制裝置。本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于電機(jī)的磁場(chǎng)控制效果差的問(wèn)題。本實(shí)用新型包括三相電橋、永磁同步電機(jī)、編碼器，調(diào)制器、第一轉(zhuǎn)換模塊、第二轉(zhuǎn)換模塊、第三轉(zhuǎn)換模塊，第一PI控制器、第二PI控制器、第一求和器、第二求和器和第三求和器，編碼器安裝在永磁同步電機(jī)的輸出端，第一求和器的輸出端通過(guò)第一PI控制器與第二求和器建立連接，第二求和器的通過(guò)第二PI控制器與第一轉(zhuǎn)換模塊建立連接，第三求和器的輸出端通過(guò)第三PI控制器與第一轉(zhuǎn)換模塊建立連接。本實(shí)用新型對(duì)于永磁電機(jī)的磁場(chǎng)控制更加精確，控制效果更佳，利于推廣。
【IPC分類】H02P6-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204442218
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520212803
【發(fā)明人】李志鵬, 郭艷玲, 許李尚, 宋海兵, 劉宏
【申請(qǐng)人】哈爾濱力盛達(dá)機(jī)電科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日