：电机位置检测模块2检测交流永磁同步电机转子位置信息和电机电流检测模 块3检测交流永磁同步电机6的相电流输入到控制模块4;
[0035] ⑩：控制模块4根据预设的开门运行速度0. 5m/s~1. 5m/s，采用磁场定向F0C控 制策略，使用空间矢量脉宽调制SVPWM算法，输出6路PWM信号给电机驱动逆变桥5;
[0036] ?：电机驱动逆变桥5的六个绝缘栅双极晶体管IGBT根据6路PWM信号开启或关 闭，驱动交流永磁同步电机6反向转动；
[0037] @:交流永磁同步电机6的转动通过减速机7带动卷轴传动机构8反转带动门帘 或门板下降；
[0038] ?：在运行到关门动作总行程的0~20%时，控制模块4根据预设的关门运行速 度1. 5m/s~3m/s进行加速并保持该速度；
[0039] ?：在运行到关门动作总行程的60~80%时，控制模块4根据预设的关门运行速 度0. 2m/s~lm/s进行减速，并在完成全部关门行程时逐步减速到0,完成关门动作。
[0040] 具体为：控制模块4接收外部开门或关门控制信号根据电机位置反馈信号、电机 电流反馈信号，采用磁场定向（FOC)控制策略，使用空间矢量脉宽调制（SVPWM)算法，输出 6路PWM信号给电机驱动逆变桥5。磁场定向控制控制策略见图2,通过电机位置检测模块 2获得转子位置计算当前电机转子转速，和输入的参考速度21通过速度环PI控制器22得 到定子电流参考输入iSqref。通过电机电流检测模块采样的电机定子相电流ia和ib，然 后用Clarke变换23将它们转换到定子两相坐标中，再使用Park变换24将它们转换到d-q 旋转坐标系中。用d-q旋转坐标系中的电流信号在和它们的参考输入iSqref和iSdref?相 比较，通过电流环PI控制器22获得控制量。控制量信号再进行Park逆变换25获得空间 矢量脉宽调制算法26的输入量。最后通过空间矢量脉宽调制算法26得到三相电机3对上 下桥臂的脉宽调制信号输入给电机驱动逆变桥5。电机驱动逆变桥5根据3对上下桥臂的 脉宽调制信号连接到310V直流母线电压27驱动交流永磁同步电机6。外环速度环产生了 定子电流的参考值，内环电流环得到实际控制信号，从而构成一个完整的速度FOC双闭环 系统。
[0041] 电机驱动逆变桥5主要由六个绝缘栅双极晶体管（IGBT)组成（如图3所示），U 相上桥臂开关Q1、U相下桥臂开关Q2、V相上桥臂开关Q3、V相下桥臂开关Q4、W相上桥臂开 关Q5、W相下桥臂开关Q6。控制模块4输出的6路PWM信号分别控制这六个开关，三相逆变 桥的每相输出有两种状态，一种为上桥臂导通逆变桥输出连接到310V直流母线电压，另一 种是下桥臂导通逆变桥输出连接到电源负极，在电机运行时同相的上、下桥臂的开关在任 一时刻导通、关断状态正好相反，所以只需3个上桥臂的开关的状态来描述逆变桥的工作 状态即可，上桥臂功率开关器件导通状态用" 1"表示，关断状态用"0"表示，所以3相共有 8种状态。其中Q1、Q3、Q5全导通或全关断时电机任一相绕组两端不存在电压差，在SVPWM 星型图中为原点，既0矢量位置，其它六种状态为每一状态间旋转60度电角度的基本矢量， 如图4所示。在空间矢量脉宽调制中，使用相邻两个基本矢量的组合来表示任意的空间矢 量电压。在图5中，Vsref由V4(100)，V6(110)，V0(000)，V7(111)组合而成，四种开关状态 相应的作用时间为T4,T6,T0 ;空间矢量电压Vsref= (T4*V4+T6*V6)/T，其中T是电压空 间矢量Vsref的作用时间；得到图2中的Usaref和Us0ref的值就获得了生成新的电压 矢量所需的基本电压矢量的作用时间，从而获得了新的电压矢量Vsref。正转时，扇区的顺 序为I-II-III-IV-V-VI-I;反转时，扇区的顺序为VI-V-IV-III-II-I-VI。
[0042] 交流永磁同步电机6被电机驱动逆变桥5驱动实现正、反转功能，从而带动卷轴传 动机构8正、反转，实现开门、关门动作。
[0043] 整个系统在开门或关门过程中采用S曲线速度设定（如图6所示），在启动阶段， 总行程的0~20%，采用较低的启动速度控制门帘或门板的运行速度为0. 5m/s~1. 5m/s， 使启动机械冲击较小；在中间运行阶段，总行程的60%~80%，采用较高的运行速度控制 门帘或门板的运行速度为1.5m/s~3m/s加快整个开门或关门过程的时间；在缓停阶段，总 行程的剩余部分，采用较低的缓停速度控制门帘或门板的运行速度为0. 2m/s~lm/s，使门 帘或门板停止平稳减小机械冲击。在整个运行过程中速度变化都是连续的，如果发生阻碍， 控制系统为了达到既定的运行速度会快速增大驱动电机的工作电流，从而有一个电流突变 的过程，控制模块4通过电机电流检测模块3检测到该过程即可判定门帘或门板在运行过 程中碰到阻碍，系统自动停止工作或反转，起到保护作用。
【主权项】
1. 一种快速门的交流永磁同步伺服电机控制系统，其特征在于：包括开关电源模块 (1)、电机位置检测模块（2)、电机电流检测模块（3)、控制模块（4)、电机驱动逆变桥（5)、交 流永磁同步电机（6)、减速机（7)、卷轴传动机构（8); 所述开关电源模块（1)的输入端连接有电源，所述开关电源模块（1)的输出端连接控 制模块⑷的供电输入端和电机驱动逆变桥（5)的供电输入端，所述控制模块⑷的信号 输出端连接电机驱动逆变桥（5)的信号输入端，所述电机驱动逆变桥（5)的输出端连接交 流永磁同步电机（6)的输入端，所述交流永磁同步电机（6)输出端连接减速机（7)的输入 端，所述减速机（7)的输出端连接卷轴传动机构（8)的输入端； 所述电机驱动逆变桥（5)的电机相电流信号输出端连接电机电流检测模块（2)的输入 端，所述电机电流检测模块（2)的输出端连接控制模块（4)的输入端；所述交流永磁同步电 机（6)的电机转子位置信号输出端连接电机位置检测模块（3)的输入端，所述电机位置检 测模块（3)的输出端连接控制模块（4)的输入端。
2. 根据权利要求1所述的快速门的交流永磁同步伺服电机控制系统，其特征在于：所 述控制模块（4)通过IO接口或RS485/RS232通讯接口接收的开门或关门控制命令、转子位 置信号、电机电流信号后输出驱动信号至电机驱动逆变桥（5)的驱动信号输入端。
3. 根据权利要求1或2所述的快速门的交流永磁同步伺服电机控制系统，其特征在于： 所述电机驱动逆变桥（5)的电源信号输入端连接开关电源模块（1)的310V直流电压输出 端。
4. 根据权利要求3所述的快速门的交流永磁同步伺服电机控制系统，其特征在于：所 述电机驱动逆变桥（5)的输出端连接到交流永磁同步电机（6)的U、V、W相。
5. 根据权利要求4所述的快速门的交流永磁同步伺服电机控制系统，其特征在于：所 述交流永磁同步电机（6)的转子通过减速机（7)与卷轴传动机构（8)连接，控制卷轴的正 转、反转从而实现门帘或门板的上升开门、下降关门。
6. 根据权利要求4所述的快速门的交流永磁同步伺服电机控制系统，其特征在于：所 述交流永磁同步电机(6)的电机转子位置传感器为霍尔元件位置传感器或电磁式位置传 感器或光电式位置传感器。
7. 根据权利要求1所述的快速门的交流永磁同步伺服电机控制系统，其特征在于：所 述电机电流检测模块（3)的电流检测模块为桥臂电阻采样模块或霍尔效应电流互感器。
【专利摘要】本实用新型一种快速门的交流永磁同步伺服电机控制系统，包括开关电源模块、电机位置检测模块、电机电流检测模块、控制模块、电机驱动逆变桥、交流永磁同步电机、减速机、卷轴传动机构；开关电源模块的输入端连接有电源，开关电源模块的输出端连接控制模块的供电输入端和电机驱动逆变桥的供电输入端，控制模块的信号输出端连接电机驱动逆变桥信号输入端，电机驱动逆变桥的输出端连接交流永磁同步电机，交流永磁同步电机输出端连接减速机，减速机输出端连接卷轴传动机构。本实用新型采用正弦波驱动电机，转矩脉动小、速度控制更平稳精准，控制卷轴传动机构带动门帘或门板的上升开门、下降关门过程的启动、运行、停止时的加、减速曲线平稳。
【IPC分类】E06B9-68, H02P21-00
【公开号】CN204492623
【申请号】CN201520099069
【发明人】涂云志, 王传雄, 朱海涛, 袁明
【申请人】武汉宝久电子有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年2月11日