一种用于交流永磁同步电机的磁场控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种磁场控制装置，具体涉及一种用于交流同步电机的磁场控制装置，属于电机控制技术领域。
【背景技术】
[0002]由于稀土钕铁硼永磁材料的问世，使得永磁电机成为高功率密度和高效率电机的代表。永磁电机结构简单，控制灵活，转子形式多样易于实现最优化控制。由于其上述优势，永磁同步电机便在工业控制、车辆工程、楼宇自动化等各个领域得到了广泛的应用。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了解决现有技术对于电机的磁场控制效果差的问题。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种用于交流永磁同步电机的磁场控制装置，包括三相电桥、永磁同步电机、编码器，调制器、第一转换模块、第二转换模块、第三转换模块，第一PI控制器、第二 PI控制器、第一求和器、第二求和器和第三求和器，编码器安装在永磁同步电机的输出端，第一求和器的输出端通过第一 PI控制器与第二求和器建立连接，第二求和器的通过第二 PI控制器与第一转换模块建立连接，第三求和器的输出端通过第三PI控制器与第一转换模块建立连接，第一转换模块的输出端与调制器的输入端建立连接，调制器的输出端与三相电桥的输入端连接了，三相电桥的输出端连接永磁同步电机，编码器随永磁电机转动，编码器的输出端通过QEI接口与第一求和器连接，第三转换模块的的输入端连接在三相电桥与永磁同步电机之间，第三转换模块的输出端连接第二转换模块的输入端，第二转换模块的输出端分别与第二求和器和第三求和器建立连接，所述第一转换模块和第二转换模块之间建立双向电转换传输。
[0005]所述编码器的IC芯片，采用亚德诺半导体技术有限公司生产的型号为ADV739IBCPZ 的芯片。
[0006]所述控制器采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。
[0007]本实用新型与现有技术相比具有以下效果:本实用新型的三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，使输出电流波形接近于理性的正弦波。它是从三相输出电压的整体效果出发，其中重点在于如何是输出的磁场获得理想的圆形磁链轨迹，对于永磁电机的磁场控制更加精确，控制效果更佳，利于推广。
【附图说明】
[0008]图1，本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0009]结合【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，本实施方式的一种用于交流永磁同步电机8的磁场控制装置，包括三相电桥7、永磁同步电机8、编码器9，调制器6、第一转换模块5、第二转换模块12、第三转换模块11，第一 PI控制器2、第二 PI控制器4、第一求和器
1、第二求和器3和第三求和器14，编码器9安装在永磁同步电机8的输出端，第一求和器I的输出端通过第一 PI控制器2与第二求和器3建立连接，第二求和器3的通过第二 PI控制器4与第一转换模块5建立连接，第三求和器14的输出端通过第三PI控制器134与第一转换模块5建立连接，第一转换模块5的输出端与调制器6的输入端建立连接，调制器6的输出端与三相电桥7的输入端连接了，三相电桥7的输出端连接永磁同步电机8，编码器9随永磁电机转动，编码器9的输出端通过QEI接口 10与第一求和器I连接，第三转换模块11的的输入端连接在三相电桥7与永磁同步电机8之间，第三转换模块11的输出端连接第二转换模块12的输入端，第二转换模块12的输出端分别与第二求和器3和第三求和器14建立连接。
[0010]所述编码器9的IC芯片，采用亚德诺半导体技术有限公司生产的型号为ADV739IBCPZ 的芯片。
[0011]所述第一 PI控制器2、第二 PI控制器4和第三PI控制器13采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。
[0012]一种FOC控制算法，包括三相相电流到两相定子虚拟电流的转换模块，两相定子虚拟电流到两相转子虚拟电流的转换模块，两相转子虚拟电压到两相虚拟定子电压的转换模块，两相虚拟定子电压到三相相电压调制模块。同时由转子到转子到定子的坐标变化，加入了采集的转子相对于定子传感器的角度值。
[0013]本算法中其P轴的参考电压，由扭矩误差经过PI控制器获得。d轴的参考电压，根据弱磁控制的需求来设定。
[0014]各个不同物理量的转换过程通过的都是PI控制器来进行控制。其中三个PI控制器，分别是扭矩误差到q轴参考电流的、q轴参考电流误差到q轴参考电压、d轴参考电流误差到d轴参考电压。
[0015]以下详述本实用新型的工作原理。
[0016]定子磁场是由a相、b相和c线三个定子绕组线圈产生的磁场叠加组成的。这个磁场相对于转子磁场又可以分成直轴(d轴，沿转子磁场方向)和交轴(P轴，垂直转子磁场方向)。其中P轴磁场与转子磁场正交，产生的转矩最优。而d轴磁场与转子磁场重合，其可以改变气隙磁场的大小，但不能产生有效转矩，只能产生作用到转轴上得力，不过可以用在弱磁控制上使电机提高转速。这里用到了三个PI控制器，其中内环用到了两个，外环用到了一个。对于不需要弱磁的控制情况下，idMf可以置零，其后PI控制器也不起作用。这种情况下内环只有一个PI控制器，这个PI控制器根据参考电流值id 和反馈电流值i d得到一个偏差输入给PI控制器。经过PI控制器的处理，得到一个交轴电压Vd。为了把这个值转变成和定子参考系相关的可以进行调制的值，就需要一个采集到的角度值Θ。这个角度值Θ是由霍尔和正交编码器采集到的信号处理而来的，与定子磁场的方向和转子磁场方向所夹的角度有关。把这个角度值Θ和交轴电压Vd同时作为坐标转换方程的输入，则输出定子交轴电压Va。定子交轴电压Va经过调制就可以得到a相、b相和c相的控制电压。由这三个控制电压来调节六路PWM信号，使电机按预期的电流值进行工作。输出的三相电流由于矢量和为零，故只采集两相进行解耦，得到一个定子交轴电流U。这个定子交轴电流U可以经过上述参考系变换的逆变换，得到反馈电流值id。这个反馈电流值id作为反馈信号和输入共同作用形成闭环。就此一个内环的控制过程叙述完毕。
[0017]内环作为外环的子系统为外环服务。外环的输入是各种采集到的信号，这些信号包括总线上获取的车速信号、发动机转速信号，扭矩和角度传感器测量的输入扭矩信号和角度信号。实现内环和外环的连接的部分，则是外环的扭矩信号和内环的参考电流值id ref之间的一个PI控制器。
[0018]通过以上实施例可以看出，本实用新型提供一种比较有效的FOC控制算法。
[0019]以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于交流永磁同步电机的磁场控制装置，其特征在于:包括三相电桥、永磁同步电机、编码器，调制器、第一转换模块、第二转换模块、第三转换模块，第一 PI控制器、第二 PI控制器、第一求和器、第二求和器和第三求和器，编码器安装在永磁同步电机的输出端，第一求和器的输出端通过第一 PI控制器与第二求和器建立连接，第二求和器的通过第二 PI控制器与第一转换模块建立连接，第三求和器的输出端同通过第三PI控制器与第一转换模块建立连接，第一转换模块的输出端与调制器的输入端建立连接，调制器的输出端与三相电桥的输入端连接了，三相电桥的输出端连接永磁同步电机，编码器随永磁电机转动，编码器的输出端通过QEI接口与第一求和器连接，第三转换模块的的输入端连接在三相电桥与永磁同步电机之间，第三转换模块的输出端连接第二转换模块的输入端，第二转换模块的输出端分别与第二求和器和第三求和器建立连接，所述第一转换模块和第二转换模块之间建立双向电转换传输。
2.根据权利要求1所述一种用于交流永磁同步电机的磁场控制装置，其特征在于:所述编码器的IC芯片，采用亚德诺半导体技术有限公司生产的型号为ADV7391BCPZ的芯片。
3.根据权利要求2所述一种用于交流永磁同步电机的磁场控制装置，其特征在于:所述第一 PI控制器、第二 PI控制器和第三PI控制器采用TI公司生产的TMS320F2812作为主控芯片。
【专利摘要】一种用于交流同步电机的磁场控制装置，它涉及一种磁场控制装置。本实用新型的目的是为了解决现有技术对于电机的磁场控制效果差的问题。本实用新型包括三相电桥、永磁同步电机、编码器，调制器、第一转换模块、第二转换模块、第三转换模块，第一PI控制器、第二PI控制器、第一求和器、第二求和器和第三求和器，编码器安装在永磁同步电机的输出端，第一求和器的输出端通过第一PI控制器与第二求和器建立连接，第二求和器的通过第二PI控制器与第一转换模块建立连接，第三求和器的输出端通过第三PI控制器与第一转换模块建立连接。本实用新型对于永磁电机的磁场控制更加精确，控制效果更佳，利于推广。
【IPC分类】H02P6-08
【公开号】CN204442218
【申请号】CN201520212803
【发明人】李志鹏, 郭艳玲, 许李尚, 宋海兵, 刘宏
【申请人】哈尔滨力盛达机电科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月10日