专利名称：永磁同步电机矢量控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制器，特别涉及一种永磁同步电机矢量控制器。
背景技术：
目前，电动汽车一般由直流电源供电，采用永磁电机驱动，直流调速系统调速。一般电机转速从零到一定转速(基速)即电机起步时，电机应具有最大转矩，超过基速直到最高转速时，要电机应达到恒定最大功率，但永磁同步电机的励磁磁动势由永磁体产生而无法调节，从而影响了电动汽车的起步效率，而且直流调速系统的调速范围较窄，调速精度不高，也影响了电动车的整体性能。矢量控制交流调速系统可获得与直流调速系统同样的静、动态性能，并且具有较宽的调速范围，所以矢量控制已被广泛应用。通过矢量控制方法调节定子电流来弱化永磁体磁场的强度，以达到对永磁同步电机进行控制的目的。矢量控制实际上是对电机定子电流矢量相位和幅值的控制。电动车起步矢量控制方法简单、动态响应快，但依赖的电机参数较多，容易导致计算结果随电机运行工况变化而变得不准确，从而使控制精度不高。
发明内容为解决以上技术上的不足，本实用新型提供了一种运算能力更高，控制更加准确的永磁同步电机矢量控制器。本实用新型是通过以下措施实现的本实用新型的一种永磁直流电机矢量控制器，包括具有矢量控制算法功能的DSP处理单元，所述DSP处理单元信号输入端连接有信号处理单元，DSP处理单元信号输出端连接有驱动模块，所述驱动模块信号输出端连接有IPM智能功率模块，所述信号处理单元连接有传感器；所述传感器，用于检测电机转速和转子位置的模拟信号；所述信号处理单元，用于将传感器传送的模拟信号转换成数字信号；所述DSP处理单元，将信号处理单元传送的数字信号进行矢量控制运算后输出方波信号；所述IPM智能功率模块，根据经驱动模块驱动后的方波信号控制其功率输出。上述传感器为霍尔传感器。上述DSP处理单元包括时钟电路、复位电路、JTAG接口和供电电源。本实用新型的有益效果是1.功率调节范围宽，能够达到500W-120KW;2.采用矢量控制技术，调节精度高，运转平滑，噪音小；3.采用16位DSP控制内核，控制精度高，具有多路模拟输入端口，可根据用户要求定制不同功能；4.采用模块化设计思路，便于组装、维修，工艺设计简捷，便于大规模使用。
图1为本实用新型的结构示意框图。
具体实施方式
本实用新型的永磁同步电机矢量控制器是基于DSP (数字信号处理器digitalsignal processor)扩展组成的一种矢量控制器，因为DSP具有强大的数据处理能力和高运行速度，它可以满足高要求的运算能力。具体包括具有矢量控制算法功能的DSP处理单元，DSP处理单元信号输入端连接有信号处理单元，DSP处理单元信号输出端连接有驱动模块，驱动模块信号输出端连接有 IPM智能功率模块，信号处理单元连接有传感器。传感器采用霍尔传感器，用于检测电机转速和转子位置的模拟信号。将检测电机转速和转子位置用的霍尔盘安装在电机轴上，输出信号根据霍尔传感器安装角度不同会产生不同的输出信号，120°和60°各产生六个位置信息，现在使用的是60°霍尔安装角，进入矢量程序时要实时监测电机转子位置，此时对电机角度要进行精确计算。信号处理单元，将传感器传送的模拟信号转换成数字信号。模拟信号输出范围是正负15V，而DSP输入范围是(Γ3. 3V，要进行电平转换后方可使用。驱动模块，由于DSP产生的信号电压比较低，所以要经过驱动电路使信号增强，才可以控制IPM。DSP处理单元将信号处理单元传送的数字信号进行矢量控制运算，然后利用DSP 芯片的事件管理器A中的六路PWM通道输出方波信号，方波信号作为驱动控制信号或者触发信号，这些触发信号通过驱动触发IPM智能功率模块，控制IPM的导通和截止，从而控制电机稳定运行。由于DSP芯片有32K的程序存储空间，不需要扩展存储空间，简化了主板的设计。此外主板还包括故障保护电路，在系统上电或掉电情况下能保证系统安全可靠的工作。DSP处理单元还包括有时钟电路、复位电路、JTAG接口和供电电源。复位电路对于实际的DSP系统，特别是产品化得DSP系统，可靠性是一个不容忽视的问题。由于DSP系统的时钟频率较高，在运行时极有可能发生干扰和被干扰现象，严重时系统可能会出现死机现象。为了克服这种情况，除了在软件商做一些保护措施外，硬件上也必须做相应的处理。最有效的办法就是采用具有监视功能的自动复位电路。其基本原理就是通过电路提供一个高低电平发生变化的信号，如果在规定的时间内这个信号不发生变化，自动复位电路就认为系统运行不正常并重新对系统进行复位。时钟电路给DSP芯片提供时钟一般有两种方法。一是利用DSP内部所提供的晶振电路，在DSP芯片的Xl和X2/CLKIN之间连接一晶体可启动内部振荡器，晶体应为基本模式，且为并联谐振。另一种方法是将外部的时钟源直接输入X2/CLKIN引脚，Xl悬空。采用封装好的晶体振荡器，这种方法使用方便，因此广泛应用，只要在引脚4上加电压，引脚2接地，就可以在引脚3上得到所需的时钟。供电电源为了降低芯片的功耗，DSP芯片采用低电压方式，并且采用内核电压和 I/O电压分开的方式。JTAG接口 设计一个DSP系统，一般必须考虑系统的软件硬件调试，调试DSP系统一般离不开DSP仿真器。而仿真器通过仿真接口实现与DSP之间的数据交互。设计仿真接口比较简单，只要根据DSP芯片所提供的接口类型按照相应的接口标准即可。[0032] 上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。
权利要求1.一种永磁同步电机矢量控制器，其特征在于包括具有矢量控制算法功能的DSP处理单元，所述DSP处理单元信号输入端连接有信号处理单元，DSP处理单元信号输出端连接有驱动模块，所述驱动模块信号输出端连接有IPM智能功率模块，所述信号处理单元连接有传感器；所述传感器，用于检测电机转速和转子位置的模拟信号； 所述信号处理单元，用于将传感器传送的模拟信号转换成数字信号； 所述DSP处理单元，将信号处理单元传送的数字信号进行矢量控制运算后输出方波信号；所述IPM智能功率模块，根据经驱动模块驱动后的方波信号控制其功率输出。
2.根据权利要求1所述永磁同步电机矢量控制器，其特征在于所述传感器为霍尔传感器。
3.根据权利要求1所述永磁同步电机矢量控制器，其特征在于所述DSP处理单元包括时钟电路、复位电路、JTAG接口和供电电源。
专利摘要本实用新型的一种永磁直流电机矢量控制器，包括具有矢量控制算法功能的DSP处理单元，DSP处理单元信号输入端连接有信号处理单元，DSP处理单元信号输出端连接有驱动模块，驱动模块信号输出端连接有IPM智能功率模块，信号处理单元连接有传感器；本实用新型的有益效果是1.功率调节范围宽，能够达到500W-120KW；2.采用矢量控制技术，调节精度高，运转平滑，噪音小；3.采用16位DSP控制内核，控制精度高，具有多路模拟输入端口，可根据用户要求定制不同功能；4.采用模块化设计思路，便于组装、维修，工艺设计简捷，便于大规模使用。
文档编号H02P21/00GK202282759SQ201120397250
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者马立法 申请人:泰安市科耐尔电子发展有限公司