一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)置式永磁同步電機(jī)以其高可靠性、高功率因數(shù)、結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)、電冰箱、電動(dòng)汽車(chē)、電力機(jī)車(chē)等調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。由于內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)與轉(zhuǎn)速成正比，因此當(dāng)電機(jī)端電壓隨轉(zhuǎn)速升高到逆變器能夠輸出的最大電壓門(mén)限值之后，電機(jī)電樞繞組電流不能再增大，如果不采用相應(yīng)的控制策略，電機(jī)不能產(chǎn)生滿(mǎn)足要求的轉(zhuǎn)矩，無(wú)法在高速下維持恒功率運(yùn)行。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決電機(jī)端電壓隨轉(zhuǎn)速升高到逆變器能夠輸出的最大電壓門(mén)限值之后，電機(jī)電樞繞組電流不能再增大，電機(jī)不能產(chǎn)生滿(mǎn)足要求的轉(zhuǎn)矩，無(wú)法在高速下維持恒功率運(yùn)行的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0005]一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置包括交流電源、整流濾波器、逆變器、內(nèi)置式永磁同步電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、數(shù)字解碼芯片、控制器、CAN總線(xiàn)協(xié)議盒，上位機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路和電流檢測(cè)電路，所述交流電源I通過(guò)整流濾波器與逆變器相連，所述逆變器與永磁同步電機(jī)相連，所述永磁同步電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器和數(shù)字解碼芯片與控制器相連，所述上位機(jī)通過(guò)CAN總線(xiàn)協(xié)議盒與控制器相連，所述電流檢測(cè)電路與控制器相連，所述控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與逆變器相連。
[0006]優(yōu)選的:所述的控制器包括主控制芯片，所述的主控制芯片為32位單片機(jī)。
[0007]優(yōu)選的:所述的數(shù)字解碼芯片是具備10?16位分辨率跟蹤的旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0008]優(yōu)選的:所述上位機(jī)是指工控機(jī)、PC機(jī)或個(gè)人電腦中的任何一種。
[0009]優(yōu)選的:電流檢測(cè)電路由電流霍爾傳感器構(gòu)成。
[0010]優(yōu)選的:所述的控制器的控制系統(tǒng)包括速度調(diào)節(jié)器、MPTA單元、電流調(diào)節(jié)器、弱磁控制單元、Park逆變換單元、SVPffM脈沖調(diào)制器和坐標(biāo)變換單元，所述的速度調(diào)解器通過(guò)MPTA單元與電流調(diào)節(jié)器相連，所述的Park逆變換單元與電流調(diào)節(jié)器相連，Park逆變換單元通過(guò)SVPffM脈沖調(diào)制器連接在驅(qū)動(dòng)電路上，所述的弱磁控制單元連接在MPTA單元和電流調(diào)節(jié)器的連通線(xiàn)路上，所述的坐標(biāo)變換單元與電流檢測(cè)電路相連。
[0011]本實(shí)用新型具有以下有益效果:本實(shí)用新型的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，該裝置采用弱磁控制方法，并結(jié)合空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)，使電機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電機(jī)端電壓達(dá)到逆變器直流側(cè)電壓允許輸出最大值后，通過(guò)調(diào)節(jié)定子電流，即增加定子直軸去磁電流分量來(lái)維持高速運(yùn)行時(shí)電壓的平衡，從而滿(mǎn)足恒功率控制并使電機(jī)獲得更寬的調(diào)速范圍，解決電機(jī)端電壓隨轉(zhuǎn)速升高到逆變器能夠輸出的最大電壓門(mén)限值之后，電機(jī)電樞繞組電流不能再增大，電機(jī)不能產(chǎn)生滿(mǎn)足要求的轉(zhuǎn)矩，無(wú)法在高速下維持恒功率運(yùn)行的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型中控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖中1-交流電源，2-整流濾波器，3-逆變器，4-內(nèi)置式永磁同步電機(jī)，5-旋轉(zhuǎn)變壓器，6-數(shù)字解碼芯片，7-控制器，8-CAN總線(xiàn)協(xié)議盒，9-上位機(jī)，10-驅(qū)動(dòng)電路，11-電流檢測(cè)電路，12-速度調(diào)節(jié)器，13-MPTA單元，14-電流調(diào)節(jié)器，15-弱磁控制單元，16-Park逆變換單元，17-SVPWM脈沖調(diào)制器，18-坐標(biāo)變換單元。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置包括交流電源1、整流濾波器2、逆變器3、內(nèi)置式永磁同步電機(jī)4、旋轉(zhuǎn)變壓器5、數(shù)字解碼芯片6、控制器7、CAN總線(xiàn)協(xié)議盒8，上位機(jī)9、驅(qū)動(dòng)電路10和電流檢測(cè)電路11，所述交流電源I通過(guò)整流濾波器2與逆變器3相連，所述逆變器3與永磁同步電機(jī)4相連，所述永磁同步電機(jī)4通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器5和數(shù)字解碼芯片6與控制器7相連，所述上位機(jī)通過(guò)CAN總線(xiàn)協(xié)議盒8與控制器7相連，所述電流檢測(cè)電路11與控制器7相連，所述控制器7通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路10與逆變器相連3 ;所述上位機(jī)是指工控機(jī)、PC機(jī)或個(gè)人電腦中的任何一種；電流檢測(cè)電路由電流霍爾傳感器構(gòu)成。如此設(shè)置，本實(shí)用新型裝置以TC1782單片機(jī)為控制核心芯片，并為其配備了驅(qū)動(dòng)電路10、逆變器3、電流檢測(cè)電路11和數(shù)字解碼芯片6，電流檢測(cè)電路11和數(shù)字解碼芯片6將內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的定子電流信號(hào)、轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)輸入到控制器7，控制器7將基于弱磁控制方法得到的SVPffM脈沖信號(hào)輸出，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路10用以驅(qū)動(dòng)逆變器輸出三相對(duì)稱(chēng)正弦電壓，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。
[0016]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置所述的控制器采用Infineon公司的32位單片機(jī)TC1782作為主控制芯片。
[0017]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置所述的數(shù)字解碼芯片6是具備10?16位分辨率跟蹤的旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器，數(shù)字解碼芯片6用ADI公司的AD2S1210，并將采集到的永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置和電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)輸入到控制器。如此設(shè)置，數(shù)字解碼芯片6具有以下有優(yōu)點(diǎn):(1)、轉(zhuǎn)換滯后的連續(xù)位置數(shù)據(jù)輸出，并具備對(duì)參考信號(hào)與輸入信號(hào)的抗噪能力和容許諧波畸變。(2)、故障檢測(cè)電路可測(cè)量旋變信號(hào)丟失、輸入超量程、輸入不匹配或位置跟蹤丟失，故障檢測(cè)閾值可以根據(jù)用戶(hù)特定應(yīng)用的需要分別編程設(shè)置。(3)、正弦和余弦輸入可以接收3.15Vp-p±27%差分電壓。(4)、可編程激勵(lì)頻率，通過(guò)編程很容易設(shè)置激勵(lì)在2kHz到20kHz之間的一系列標(biāo)準(zhǔn)頻率上。(5)、三種形式的位置信息，絕對(duì)式的10位?16位的角度位置數(shù)據(jù)可通過(guò)以下三種方式獲得:16位并行接口、4線(xiàn)串行接口和帶方向輸出的標(biāo)準(zhǔn)AB正交增量編碼器擬真。出)、數(shù)字速度輸出，16位并口或4線(xiàn)串口都可讀取10位?16位帶符號(hào)數(shù)字速度。
[0018]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置所述的控制器7的控制系統(tǒng)包括速度調(diào)節(jié)器12、MPTA單元13、電流調(diào)節(jié)器14、弱磁控制單元15、Park逆變換單元16、SVPffM脈沖調(diào)制器17和坐標(biāo)變換單元18，所述的速度調(diào)解器12通過(guò)MPTA單元13與電流調(diào)節(jié)器14相連，所述的Park逆變換單元16與電流調(diào)節(jié)器14相連，Park逆變換單元16通過(guò)SVPffM脈沖調(diào)制器17連接在驅(qū)動(dòng)電路10上，所述的弱磁控制單元15連接在MPTA單元13和電流調(diào)節(jié)器14的連通線(xiàn)路上，所述的坐標(biāo)變換單元18與電流檢測(cè)電路11相連。如此設(shè)置，電流檢測(cè)電路11將所得電機(jī)定子側(cè)相電流ia、ib經(jīng)處理器7內(nèi)部計(jì)算獲得ic電流后，再與數(shù)字解碼芯片6得到的轉(zhuǎn)子角位置Θ相結(jié)合，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換單元18得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系電流id和iq，id和iq參與到電流調(diào)節(jié)器14的內(nèi)部計(jì)算；給定轉(zhuǎn)速η*與解碼芯片得到的反饋轉(zhuǎn)速η相比較，經(jīng)過(guò)速度調(diào)節(jié)器12和MTPA單元13得到電流設(shè)定值iq*和id*與弱磁控制單元15得到的修正后的電流設(shè)定值id，m*、iq, m*相比較得到V1、V2，再經(jīng)電流調(diào)節(jié)器14得到d軸和q軸的電壓Ud、Uq，然后和數(shù)字解碼芯片6得到的轉(zhuǎn)子角位置Θ相結(jié)合，經(jīng)過(guò)Park逆變換16得到兩相靜止坐標(biāo)系的電壓U α和U β ；Ua和U β經(jīng)過(guò)SVPffM模塊17得到六路脈沖送給驅(qū)動(dòng)電路10，用來(lái)驅(qū)動(dòng)逆變器3，進(jìn)而控制永磁同步電機(jī)。
[0019]本實(shí)施方式只是對(duì)本專(zhuān)利的示例性說(shuō)明，并不限定它的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對(duì)其局部進(jìn)行改變，只要沒(méi)有超出本專(zhuān)利的精神實(shí)質(zhì)，都在本專(zhuān)利的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，包括交流電源(1)、整流濾波器(2)、逆變器(3)、內(nèi)置式永磁同步電機(jī)(4)、旋轉(zhuǎn)變壓器(5)、數(shù)字解碼芯片(6)、控制器(7)、CAN總線(xiàn)協(xié)議盒(8)，上位機(jī)(9)、驅(qū)動(dòng)電路(10)和電流檢測(cè)電路(11)，其特征在于:所述交流電源(1)通過(guò)整流濾波器(2)與逆變器(3)相連，所述逆變器(3)與永磁同步電機(jī)(4)相連，所述永磁同步電機(jī)(4)通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器(5)和數(shù)字解碼芯片(6)與控制器(7)相連，所述上位機(jī)通過(guò)CAN總線(xiàn)協(xié)議盒⑶與控制器(7)相連，所述電流檢測(cè)電路(11)與控制器(7)相連，所述控制器(7)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路(10)與逆變器相連(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，其特征在于:所述的控制器(7)包括主控制芯片，所述的主控制芯片為32位單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，其特征在于:所述的數(shù)字解碼芯片(6)是具備10?16位分辨率跟蹤的旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，其特征在于:所述上位機(jī)(9)是指工控機(jī)、PC機(jī)或個(gè)人電腦中的任何一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，其特征在于:電流檢測(cè)電路由電流霍爾傳感器構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，其特征在于:所述的控制器(7)的控制系統(tǒng)包括速度調(diào)節(jié)器(12)、MPTA單元(13)、電流調(diào)節(jié)器(14)、弱磁控制單元(15)、Park逆變換單元(16)、SVPWM脈沖調(diào)制器(17)和坐標(biāo)變換單元(18)，所述的速度調(diào)解器(12)通過(guò)MPTA單元(13)與電流調(diào)節(jié)器(14)相連，所述的Park逆變換單元(16)與電流調(diào)節(jié)器(14)相連，Park逆變換單元(16)通過(guò)SVPWM脈沖調(diào)制器(17)連接在驅(qū)動(dòng)電路(10)上，所述的弱磁控制單元(15)連接在MPTA單元(13)和電流調(diào)節(jié)器(14)的連通線(xiàn)路上，所述的坐標(biāo)變換單元(18)與電流檢測(cè)電路(11)相連。
【專(zhuān)利摘要】一種內(nèi)置式永磁同步電機(jī)控制裝置，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型為了解決電機(jī)端電壓隨轉(zhuǎn)速升高到逆變器能夠輸出的最大電壓門(mén)限值之后，電機(jī)電樞繞組電流不能再增大，電機(jī)不能產(chǎn)生滿(mǎn)足要求的轉(zhuǎn)矩，無(wú)法在高速下維持恒功率運(yùn)行的問(wèn)題。本實(shí)用新型包括交流電源、整流濾波器、逆變器、旋轉(zhuǎn)變壓器、控制器、CAN總線(xiàn)協(xié)議盒，上位機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路和電流檢測(cè)電路，交流電源通過(guò)整流濾波器與逆變器相連，逆變器與永磁同步電機(jī)相連，永磁同步電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)變壓器和數(shù)字解碼芯片與控制器相連，上位機(jī)通過(guò)CAN總線(xiàn)協(xié)議盒與控制器相連，電流檢測(cè)電路與控制器相連，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與逆變器相連。本實(shí)用新型滿(mǎn)足電機(jī)恒功率控制并使電機(jī)獲得更寬的調(diào)速范圍。
【IPC分類(lèi)】H02P27/08, H02P21/12
【公開(kāi)號(hào)】CN205029582
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520858094
【發(fā)明人】李志偉, 王旭東
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年10月29日