自动平滑门永磁直线同步电机正弦控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机控制领域，具体涉及自动平滑门永磁直线同步电机正弦控制电路。
【背景技术】
[0002]在自动平滑门领域被控制对象的运动轨迹为往复直线运动，而直线电机由于不需要复杂的机械传动机构，安装方便，生产成本低，运行行程不受限制，同时遇阻力小，使用安全，能直接产生推力，省去了中间转换机构，不需要任何转换装置，系统惯量小，加速度高，是自动平滑门的理想动力装置。
[0003]但是直线电机没有减速机构，相比较旋转电机而言，运行速度低，其固有的端部效应和齿槽效应导致的推力波动在该领域表现较为明显，如果机械设计不合理，运行过程中容易引起共振而产生噪声，而永磁直线同步电机由于采用永磁体励磁，在齿槽效应和端部效应的双重作用下，在初级和次级之间的气隙中会产生推力纹波，而为了减小推力纹波，应使永磁直线同步电机的初级电流波形和空载反电势波形尽量接近正弦波形，采用正弦控制方式的有效措施。
[0004]另一方面，永磁同步电机的正弦控制离不开对动子位置的检测，由于直线电机直接产生直线运动，而且行程较长，一些旋转电机上采用的位置传感器(如光学编码器、旋转变压器等)无法直接在直线电机上采用，如果全程增加位置检测(如光栅尺、磁栅尺等)，成本太高；线性霍尔虽然价格略低，但是其本身易受到干扰，对采样要求很高，实际使用效果不佳；近年来，基于无位置传感器的正弦控制方法成为研宄热点，但是控制算法复杂，尤其用在自动平滑门领域存在启动速度慢等问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种抑制自动平滑门永磁直线同步电机推力波动的正弦控制电路。
[0006]本实用新型通过以下技术方案实现:自动平滑门永磁直线同步电机正弦控制电路，包括三相开关型霍尔位置传感器、单片机、三相H桥驱动电路、倍频电路，在永磁直线同步电机定子上安装有三相开关型霍尔位置传感器，所述三相开关型霍尔位置传感器设有3个输出端U、V、W，所述单片机上设有I/O端口、捕获端口，所述三相开关型霍尔位置传感器的U、V、W输出端与所述倍频电路连接，所述倍频电路与所述单片机上的捕获端口连接，所述三相开关型霍尔位置传感器的U、V、W输出端与所述单片机的I/O端口连接，所述三相H桥驱动电路与所述单片机连接；通过在自动平滑门永磁直线同步电机的定子上安装有三相开关型霍尔位置传感器可以得到定子与动子的相对位置，然后经过倍频电路检测动子相对于定子前一个60°电角度运行时间，同时通过单片机内部定时器实时检测动子相对于定子当前运行时间，并且预计出动子与定子当前相对位置，然后运用正弦插值法，给定子线圈提供互差120°电角度的三相正弦数值的PWM驱动波形，从而使三相定子线圈获得互差120°的正弦波驱动电压。
[0007]作为优选，所述三相H桥驱动电路的第一场效应管源极和第二场效应管漏极组成U输出端与永磁直线同步电机的U端连接，所述三相H桥驱动电路第三场效应管源极和第四场效应管漏极组成V输出端与永磁直线同步电机的V端连接，所述三相H桥驱动电路第五场效应管源极和第六场效应管漏极组成W输出端与永磁直线同步电机的W端连接，所述三相H桥驱动电路的第一场效应管的漏极、第三场效应管的漏极、第五场效应管的漏极连接有电源，所述三相H桥驱动电路的第二场效应管的源极、第四场效应管的源极、第六场效应管的源极接地，所述三相H桥驱动电路的第一、二、三、四、五、六场效应管的栅极连接单片机；采用三相H桥驱动电路可以保证永磁直线同步电机的定子绕组的双极性电源供电，有时可以提供正向电流，有时可以提供反向电流。
[0008]作为优选，所述三相开关型霍尔位置传感器相对于一对动子磁极长度以互差120°电角度均匀分布在定子上，保证了三相开关型霍尔位置传感器可以更加好的将霍尔信号传出。
[0009]作为优选，所述倍频电路包括第一非门、第二非门、第三非门、第一异或门、第二异或门，所述第一非门、第二非门的输出端和所述第一异或门的输入端连接，所述第一异或门、第三非门的输出端和所述第二异或门的输入端连接，所述第二异或门的输出端与所述单片机的捕获端口连接，所述三相开关型霍尔位置传感器上的U输出端与所述第三非门的输入端连接，所述三相开关型霍尔位置传感器上的V输出端与所述第二非门的输入端连接，所述三相开关型霍尔位置传感器上的W输出端与所述第一非门的输入端连接；通过三倍频电路成为三倍频信号后输入到单片机的一个捕获端口可以更加容易地检测动子相对于定子前一个60°电角度运行时间。
[0010]作为优选，U、V、W三相H桥驱动电路的下桥臂PWM驱动波形与对应上桥臂相同，但极性相反，通过此三相H桥驱动电路，给定子线圈提供互差120°电角度的三相正弦数值的PWM驱动波形，从而使三相定子线圈获得互差120°的正弦波驱动电压。
[0011]本实用新型的有益之处在于:1)采用本发明电路，运用正弦插值控制方法能够在永磁直线同步电机的U、V、W三相线圈得到互差120°电角度的马鞍型合成正弦波端电压，相比于传统方波驱动能明显抑制直线电机推力波动，降低自动平滑门的运行噪声，有利于提高自动平滑门性能；2)采用三相H桥驱动电路可以保证永磁直线同步电机的定子绕组的双极性电源供电；3)通过倍频电路可以更容易检测动子相对于定子前一个60°电角度运行时间。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的正弦控制电路图。
[0013]图2为本实用新型的三相开关型霍尔位置传感器输入及倍频电路图。
[0014]图3为本实用新型的三相开关型霍尔位置传感器输入及倍频后波形图。
[0015]图4为本实用新型的永磁直线同步电机U、V、W三相H桥驱动电路图。
[0016]图5为本实用新型的永磁直线同步电机U、V、W三相PWM值正弦化后曲线图——横坐标为电角度。
[0017]图6为本实用新型的永磁直线同步电机U、V、W三相定子线圈端电压等效波形图--横坐标为电角度。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图与【具体实施方式】，对本实用新型作进一步描述。
[0019]见图1至图6，包括如下步骤:
[0020]步骤一，根据自动平滑门下一时刻给定运行速度V (切)，通过“速度-?丽”对应关系表得到在方波驱动方式下需提供给U、V、W三相驱动电路的PWM，表示为F-PWM ；
[0021]步骤二，三相开关型霍尔位置传感器的U、V、W输出端输出位置信号HuoEr-U、HuoEr-V, HuoEr-W经过滤波整形后被同时输入到单片机上的I/O端口 S1、S2、S3和倍频电路中，倍频电路将所接收的信号倍频形成三倍频率信号HALL-CAP，输入到单片机的捕获端口，使得动子对于定子每移动60°电角度，单