一种高压低速高精度永磁同步电机控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于永磁同步电机控制技术，涉及一种高压低速高精度永磁同步电机控制器。包括：电源模块、位置解码模块、控制模块、隔离模块、驱动模块、功率模块、上电延时模块、故障检测与保护模块。控制器供电电压为270V，能够根据系统转速给定对电机进行转速闭环控制，当转速给定信号为正弦曲线时，系统具有良好的跟随性能，在全转速范围内，控制器的稳速精度达到0.06％，同时，控制器可以将转速稳定到1转/分，使电机在较低转速下运行仍然十分平稳。本实用新型的永磁同步电机控制器利用矢量控制算法，通过闭环控制实现了转速给定的快速跟踪与响应，在稳态时具有极高的精度，同时控制器在硬件上具有各种保护，提高了可靠性。
【专利说明】一种高压低速高精度永磁同步电机控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种永磁同步电机控制器设计技术。
【背景技术】
[0002]传统永磁同步电机控制器大部分为低压、小功率控制器，而且在低速范围下运行时，稳态的闭环精度较差，不能很好地满足伺服系统的要求，当电机的转速给定为正弦曲线时，跟随性较差，在正、反转频繁交替时，经常会出现爬行现象。因此，采用一种高压低速高精度永磁同步电机控制器，控制器利用矢量控制算法，通过闭环控制实现了转速给定的快速跟踪与响应，即使在较低的转速范围内，稳态时也能达到极高的精度，控制器的输入电压为高压直流电源，因此在硬件上具有软启动电路，能够防止高压上电瞬间对电路造成的冲击，同时具有过压、欠压、过流等故障检测电路，出现任何一种故障时，硬件及软件都会同时关断所有功率器件，提高了系统的可靠性。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是:提出一种高压低速高精度永磁同步电机控制器。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种高压低速高精度永磁同步电机控制器，其特征在于:所述同步电机控制器包括电源模块1、位置解码模块2、控制模块3、隔离模块4、驱动模块5、功率模块6、上电延时模块7、故障检测与保护模块8 ；
[0005]电源模块I接收270V高压直流电源输入，并转换出15V电源为隔离模块4、驱动模块5、上电延时模块7、故障检测与保护模块8供电；电源模块I的270V电源与功率模块6连接，为大功率电机的功率部分提供电源，电源模块I转换出5V电源给位置解码模块2供电，电源模块I转换出3.3V电源给控制模块3供电；位置解码模块2上电后产生电机位置传感器需要的激磁信号，同时接收位置传感器感应产生的正余弦信号并将其转换为16位数字信号；控制模块3通过数据总线实时读取位置解码模块2产生的信号，并根据该信号完成电机的矢量控制算法；控制模块3同时接收故障检测与保护模块8发送的故障信号，对所有的故障信号进行逻辑综合后产生六路电机控制PWM脉冲信号，经隔离模块4进行强弱电之间的光隔离后送入驱动模块5，再经过驱动模块5进行输出功率放大并增加防止功率模块6上下桥臂直通的死区后送给功率模块6 ;功率模块6实现电能向电机机械能的转变，控制模块3产生上电延时控制信号，对上电延时模块7的继电器进行控制，确保上电瞬间270V电压缓慢加在功率模块6的电容两端，这样能够防止电流尖峰的出现，减小对系统的损害。
[0006]本实用新型的优点是:利用矢量控制算法，通过闭环控制实现了转速给定的快速跟踪与响应，即使在较低的转速范围内，稳态时也能达到极高的精度，控制器的输入电压为高压直流电源，因此在硬件上具有软启动电路，能够防止高压上电瞬间对电路造成的冲击，同时具有过压、欠压、过流等故障检测电路，出现任何一种故障时，硬件及软件都会同时关断所有功率器件，提高了系统的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是一种高压低速高精度永磁同步电机控制器示意图，
【具体实施方式】
[0008]下面结合说明书附图对本实用新型做详细说明，参见图1，其是本实用新型一种高压低速高精度永磁同步电机控制器示意图。所述一种高压低速高精度永磁同步电机控制器其特征在于包括:电源模块I分别与位置解码模块2、控制模块3、隔离模块4、驱动模块5、功率模块6、上电延时模块7、故障检测与保护模块8连接，位置解码模块2与控制模块3连接，控制模块3分别于隔离模块4、上电延时模块7、故障检测与保护模块8连接，隔离模块4与驱动模块5连接，驱动模块5分别与功率模块6、故障检测与保护模块8连接，功率模块6分别与上电延时模块7、故障检测与保护模块8连接。
[0009]所述电源模块I接收270V高压直流电源输入，并转换出15V电源为隔离模块4、驱动模块5、上电延时模块7、故障检测与保护模块8供电，电源模块I的270V电源与功率模块6连接，为大功率电机的功率部分提供电源，电源模块I转换出5V电源给位置解码模块2供电，电源模块I转换出3.3V电源给控制模块3供电，位置解码模块2上电后产生电机位置传感器需要的激磁信号，同时接收位置传感器感应产生的正余弦信号并将其转换为16位数字信号，控制模块3通过数据总线实时读取位置解码模块2产生的信号，并根据该信号完成电机的矢量控制算法，控制模块3同时接收故障检测与保护模块8发送的故障信号，对所有的故障信号进行逻辑综合后产生六路电机控制PWM脉冲信号，经隔离模块4进行强弱电之间的光隔离后送入驱动模块5，再经过驱动模块5进行输出功率放大并增加防止功率模块6上下桥臂直通的死区后送给功率模块6，功率模块6实现电能向电机机械能的转变，控制模块3还产生上电延时控制信号，对上电延时模块7的继电器进行控制，确保上电瞬间270V电压缓慢加在功率模块6的电容两端，这样能够防止电流尖峰的出现，减小对系统的损害。
[0010]实施例
[0011]电源模块I接收270V高压直流电源输入，并转换出15V电源为隔离模块4、驱动模块5、上电延时模块7、故障检测与保护模块8供电，电源模块I的270V电源与功率模块6连接，为大功率电机的功率部分提供电源，电源模块I转换出5V电源给位置解码模块2供电，电源模块I转换出3.3V电源给控制模块3供电，位置解码模块2上电后产生电机位置传感器需要的激磁信号，同时接收位置传感器感应产生的正余弦信号并将其转换为16位数字信号，控制模块3通过数据总线实时读取位置解码模块2产生的信号，并根据该信号完成电机的矢量控制算法，控制模块3同时接收故障检测与保护模块8发送的故障信号，对所有的故障信号进行逻辑综合后产生六路电机控制PWM脉冲信号，经隔离模块4进行强弱电之间的光隔离后送入驱动模块5，再经过驱动模块5进行输出功率放大并增加防止功率模块6上下桥臂直通的死区后送给功率模块6，功率模块6实现电能向电机机械能的转变，控制模块3还产生上电延时控制信号，对上电延时模块7的继电器进行控制，确保上电瞬间270V电压缓慢加在功率模块6的电容两端，这样能够防止电流尖峰的出现，减小对系统的损害。
[0012]本实用新型为一种高压低速高精度永磁同步电机控制器，其工作原理是:控制器从外部引入270V高压直流电源，控制器的电源模块I接收270V输入，并转换出15V电源为隔离模块4、驱动模块5、上电延时模块7、故障检测与保护模块8供电，电源模块I的270V电源与功率模块6连接，为大功率电机的功率部分提供电源，电源模块I转换出5V电源给位置解码模块2供电，电源模块I转换出3.3V电源给控制模块3供电，位置解码模块2上电后产生电机位置传感器需要的激磁信号，同时接收位置传感器感应产生的正余弦信号并将其转换为16位数字信号，控制模块3通过数据总线实时读取位置解码模块2产生的信号，并根据该信号完成电机的矢量控制算法，控制模块3同时接收故障检测与保护模块8发送的故障信号，对所有的故障信号进行逻辑综合后产生六路电机控制PWM脉冲信号，经隔离模块4进行强弱电之间的光隔离后送入驱动模块5，再经过驱动模块5进行输出功率放大并增加防止功率模块6上下桥臂直通的死区后送给功率模块6，功率模块6实现电能向电机机械能的转变，控制模块3还产生上电延时控制信号，对上电延时模块7的继电器进行控制，确保上电瞬间270V电压缓慢加在功率模块6的电容两端，这样能够防止电流尖峰的出现，减小对系统的损害。
[0013]本实用新型的一种高压低速高精度永磁同步电机控制器利用矢量控制算法，通过闭环控制实现了转速给定的快速跟踪与响应，即使在较低的转速范围内，稳态时也能达到极高的精度，控制器的输入电压为高压直流电源，因此在硬件上具有软启动电路，能够防止高压上电瞬间对电路造成的冲击，同时具有过压、欠压、过流等故障检测电路，出现任何一种故障时，硬件及软件都会同时关断所有功率器件，提高了系统的可靠性。
【权利要求】
1.一种高压低速高精度永磁同步电机控制器，其特征在于:所述同步电机控制器包括电源模块(I)、位置解码模块(2)、控制模块(3)、隔离模块(4)、驱动模块(5)、功率模块(6)、上电延时模块(7)、故障检测与保护模块(8)； 电源模块(I)接收270V高压直流电源输入，并转换出15V电源为隔离模块(4)、驱动模块(5)、上电延时模块(7)、故障检测与保护模块⑶供电；电源模块(I)的270V电源与功率模块(6)连接，为大功率电机的功率部分提供电源，电源模块(I)转换出5V电源给位置解码模块(2)供电，电源模块(I)转换出3.3V电源给控制模块(3)供电；位置解码模块(2)上电后产生电机位置传感器需要的激磁信号，同时接收位置传感器感应产生的正余弦信号并将其转换为16位数字信号；控制模块(3)通过数据总线实时读取位置解码模块(2)产生的信号，并根据该信号完成电机的矢量控制算法；控制模块(3)同时接收故障检测与保护模块(8)发送的故障信号，对所有的故障信号进行逻辑综合后产生六路电机控制PWM脉冲信号，经隔离模块(4)进行强弱电之间的光隔离后送入驱动模块(5)，再经过驱动模块(5)进行输出功率放大并增加防止功率模块(6)上下桥臂直通的死区后送给功率模块(6);功率模块(6)实现电能向电机机械能的转变，控制模块(3)产生上电延时控制信号，对上电延时模块(7)的继电器进行控制。
【文档编号】H02P6/08GK204258678SQ201420684897
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】赵小鹏, 刘瑾, 周育茹, 牛艳艳, 酒晨霄, 郭伟, 赵东东 申请人:中国航空工业第六一八研究所