专利名称：永磁同步电机控制装置的制作方法
技术领域：
永磁同步电机控制装置本实用新型涉及一种电机控制装置，属于电机控制技术领域，尤其涉及一种基于无位置传感器的正弦波永磁同步电机控制技术生产的一种永磁同步电机控制装置。随着电能的利用和发展以及环境保护要求的提高，电力驱动产品的应用已经越来越广泛，而电机成为所有电力驱动产品中至关重要的一部分，所以对电机的控制成为电力驱动产品的基础并直接影响了产品的成功与否。永磁同步电机是应用相当广泛的一种电机，它具有效率高、功率因素高、转动惯量小、动态响应速度快等优点，永磁同步电机的研究和推广应用受到了人们的普遍重视。永磁同步电动机的驱动需要传感器来检测电机转速和转子磁极位置，在了解电机转子确定位置信息条件下给出其所在位置信号以控制逆变器的正确换向，从而保证永磁同步电机的正常运行和控制精度。在传统的高性能永磁同步电机驱动控制系统中，通常都需要转子位置和速度信息作为反馈信号，而转子位置、速度的取得几乎都是利用码盘、旋转变压器等精密的机械装置获得。然而，机械传感器在特定场合主要存在下述三方面局限性。(1)、机械传感器的安装给系统带来一些缺陷，如码盘在电机轴上的安装存在同心度的问题，安装不当将影响测速的精度；同时增加了电机与控制系统之间的连接线和接口电路，使系统易受干扰，降低了可靠性。O)、使用条件受到限制，如温度，湿度，振动，检测距离等，尤其是检测精度高、机械传感器对工作条件要求更为苛刻，使得带有这些机械传感器的驱动系统不能应用到各种场合，也限制了电机在一些特殊场合的应用。(3)、机械传感器及其辅助电路增加了系统的成本，某些高精度传感器的价格甚至比电机本身价格更高。为了保证测量精度，机械传感器的安装有着较高要求，这又增加了系统的成本、复杂性，降低了系统的可靠性。为了解决现有技术的不足，本实用新型设计了一种成永磁同步电机控制装置，本实用新型提供了一种无位置传感器的电机转子位置估算方法，并采用单电阻采样的方法来获得精确的相电流值，最终通过逆变器输出正弦波从而达到成本低、能耗低、转矩性能好、 动态响应快控制永磁同步电机的目的。为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案永磁同步电机控制装置，包括电源模块、运算控制模块、功率驱动模块、采样模块、 系统保护模块，采样模块一端连接采样电阻，另一端连接运算控制模块，运算控制模块一端连接电源模块，另一端连接功率驱动模块、采样模块、系统保护模块，功率驱动模块一端连接运算控制模块、采样电阻、系统保护模块，另一端连接永磁同步电机，系统保护模块连接于功率驱动模块与运算控制模块之间，所述的电源模块执行供给整个系统电源的任务并在保证供给的前提下保护系统电源使用安全。 所述的采样模块连接于运算控制模块和采样电阻之间，采样模块采样得到采样电阻两端的电压值，采样模块通过串联在直流母线负端的采样电阻对电机运行参数进行实时监控，并将采样信号进行放大，然后A/D转换器采集放大后的电压值，再结合当前的脉宽调制开关向量信息得出相电流的值，然后将电流信号传递给运算控制模块。所述的运算控制模块将从采样模块得到的电流信号转换为相应的三相正弦波控制信号，输出给功率驱动模块，所述的运算控制模块由集成运算处理单元和电机控制单元组成，其中，集成运算处理单元根据采样得到的电机参数，计算电机转子位置和转速并将结果传递给电机控制单元，电机控制单元根据转子位置和转速来调节输出的电机控制信号， 然后传递给功率驱动模块。所述的功率驱动模块将从运算控制模块得到的驱动信号传递给电机，同时通过系统保护模块向运算控制模块传递从直流母线上的采样电阻得到的电流信号，功率驱动模块将电机控制信号的驱动能力提高到16A/600V，额定开关频率达到20kHz，并将最终输出的信号传递给电机以驱动电机。所述的系统保护模块，其得到功率驱动模块传递的采样电阻上的电压值，将电流信号传递给运算控制模块，检测直流母线上采样电阻上的电压值，将检测得到的信号传递给运算控制模块，所述的系统保护模块包括逆变器过流保护单元和逆变器过热保护单元 逆变器过流保护单元是通过三个电阻为电流保护设定一个阀值；过热保护单元是通过一个负温度系数热敏电阻来判断器件温度是否超过临界值，并最终将信号传递给运算控制模块。由于采用了以上技术方案，与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果(1)、成本低功率驱动模块有效地缩短了链接线的长度，且优化了组建布局和内部屏蔽，大大降低了系统的成本和复杂性；另，用专用集成控制芯片替代昂贵的DSP处理器，也降低了整体系统成本；(2)、转矩性能好利用可靠地电流保护和转矩转速控制，以及在负载波动导致转矩变化时，能可靠检测转子位置，在不丢转速的情况下保证足够硬的转矩特性的点；(3)、能耗低、动态响应快对磁通和转矩直接控制，实现电流和转速的双闭环控制，在不产生大流的情况下实现快速的动态响应，能耗低，效率高；0)、抗干扰能力强采用非直接接触的隔离通信控制，使得系统整体抗干扰能力强；功率驱动模块优化组建布局和内部屏蔽，也使得抗电磁干扰性能力大大增强，提高了系统的可靠性。
图1为永磁同步电机控制装置框图。图2为永磁同步电机控制器系统原理图。其中1-整流桥、2-电解电容、3-电源模块、4-通信电路、5-运算控制模块、6-系统保护模块、7-采样模块、8-功率驱动模块、9-永磁同步电机。[具体实施方式
]
以下结合附图对本实用新型进行说明参照附图1，永磁同步电机控制装置，包括电源模块3、运算控制模块5、功率驱动模块8、采样模块7、系统保护模块6，采样模块7 —端连接采样电阻10，另一端连接运算控制模块5，运算控制模块5 —端连接电源模块3，另一端连接功率驱动模块8、采样模块7、系统保护模块6，功率驱动模块8 一端连接运算控制模块5、采样电阻10、系统保护模块6，另一端连接永磁同步电机9，系统保护模块6连接于功率驱动模块8与运算控制模块5之间， 所述的电源模块3执行供给整个系统电源的任务并在保证供给的前提下保护系统电源使用安全。。参照附图2，永磁同步电机控制器原理图中，整流桥1把220V交流电整流为312V 直流电；电解电容2与整流桥并联，起到有滤波储能作用，电源模块3执行供给整个系统电源的任务，电源模块3向运算控制模块5提供3. 3V、1. 8V电压；采样模块7通过串联在直流母线负端的采样电阻10对电机9运行参数进行实时监控，并将采样电流信号传递给运算控制模块5 ；运算控制模块5将从采样模块7得到的电流信号转换为相应的三相正弦波控制信号，输出给功率驱动模块8 ；功率驱动模块8将从运算控制模块5得到的驱动信号传递给电机以驱动电机，功率驱动模块8同时向系统保护模块6传递从直流母线上的采样电阻 1得到的电流信号，电流信号超过系统预定值，系统保护模块再将电流信号传递给运算控制模块5，从而切断电机输出信号，通信电路4由光耦组成的隔离通信电路，与外界起人机交互作用。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
权利要求1.永磁同步电机控制装置，包括电源模块、运算控制模块、功率驱动模块、采样模块、系统保护模块；其特征在于采样模块一端连接采样电阻，另一端连接运算控制模块；运算控制模块一端连接电源模块，另一端连接功率驱动模块、采样模块、系统保护模块；功率驱动模块一端连接运算控制模块、采样电阻、系统保护模块，另一端连接永磁同步电机；系统保护模块连接于功率驱动模块与运算控制模块之间。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制装置，其特征在于所述的采样模块连接于运算控制模块和采样电阻之间，采样模块采样得到采样电阻两端的电压值，然后将电流信号传递给运算控制模块。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制装置，其特征在于所述的运算控制模块将从采样模块得到的电流信号转换为相应的三相正弦波控制信号，输出给功率驱动模块。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制装置，其特征在于所述的功率驱动模块将从运算控制模块得到的驱动信号传递给电机，同时通过系统保护模块向运算控制模块传递从直流母线上的采样电阻得到的电流信号。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制装置，其特征在于所述的系统保护模块得到功率驱动模块传递的采样电阻上的电压值，将电流信号传递给运算控制模块。
专利摘要本实用新型公开了一种永磁同步电机控制装置，属于电机控制技术领域，永磁同步电机控制装置，包括电源模块、运算控制模块、功率驱动模块、采样模块、系统保护模块；其特征在于采样模块一端连接采样电阻，另一端连接运算控制模块；运算控制模块一端连接电源模块，另一端连接功率驱动模块、采样模块、系统保护模块；功率驱动模块一端连接运算控制模块、采样电阻、系统保护模块，另一端连接永磁同步电机；系统保护模块连接于功率驱动模块与运算控制模块之间；本实用新型克服了市场上现有产品系统较为复杂、性能不稳定及应用场合较为局限性的缺点，具有成本低、能耗低、转矩性能好、动态响应快等优点。
文档编号H02P6/08GK202210770SQ201120279478
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者许跃华 申请人:上海辉度智能系统有限公司