一种内置式永磁同步电机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种内置式永磁同步电机控制装置，属于电机控制技术领域。
【背景技术】
[0002]内置式永磁同步电机以其高可靠性、高功率因数、结构紧凑、调速性能好等优点，广泛应用于变频空调、变频洗衣机、电冰箱、电动汽车、电力机车等调速驱动系统。由于内置式永磁同步电动机的反电势与转速成正比，因此当电机端电压随转速升高到逆变器能够输出的最大电压门限值之后，电机电枢绕组电流不能再增大，如果不采用相应的控制策略，电机不能产生满足要求的转矩，无法在高速下维持恒功率运行。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了解决电机端电压随转速升高到逆变器能够输出的最大电压门限值之后，电机电枢绕组电流不能再增大，电机不能产生满足要求的转矩，无法在高速下维持恒功率运行的问题，进而提供一种内置式永磁同步电机控制装置。
[0004]本实用新型的技术方案:
[0005]一种内置式永磁同步电机控制装置包括交流电源、整流滤波器、逆变器、内置式永磁同步电机、旋转变压器、数字解码芯片、控制器、CAN总线协议盒，上位机、驱动电路和电流检测电路，所述交流电源I通过整流滤波器与逆变器相连，所述逆变器与永磁同步电机相连，所述永磁同步电机通过旋转变压器和数字解码芯片与控制器相连，所述上位机通过CAN总线协议盒与控制器相连，所述电流检测电路与控制器相连，所述控制器通过驱动电路与逆变器相连。
[0006]优选的:所述的控制器包括主控制芯片，所述的主控制芯片为32位单片机。
[0007]优选的:所述的数字解码芯片是具备10?16位分辨率跟踪的旋变数字转换器。
[0008]优选的:所述上位机是指工控机、PC机或个人电脑中的任何一种。
[0009]优选的:电流检测电路由电流霍尔传感器构成。
[0010]优选的:所述的控制器的控制系统包括速度调节器、MPTA单元、电流调节器、弱磁控制单元、Park逆变换单元、SVPffM脉冲调制器和坐标变换单元，所述的速度调解器通过MPTA单元与电流调节器相连，所述的Park逆变换单元与电流调节器相连，Park逆变换单元通过SVPffM脉冲调制器连接在驱动电路上，所述的弱磁控制单元连接在MPTA单元和电流调节器的连通线路上，所述的坐标变换单元与电流检测电路相连。
[0011]本实用新型具有以下有益效果:本实用新型的一种内置式永磁同步电机控制装置，该装置采用弱磁控制方法，并结合空间矢量脉宽调制技术，使电机在高速运行时，当电机端电压达到逆变器直流侧电压允许输出最大值后，通过调节定子电流，即增加定子直轴去磁电流分量来维持高速运行时电压的平衡，从而满足恒功率控制并使电机获得更宽的调速范围，解决电机端电压随转速升高到逆变器能够输出的最大电压门限值之后，电机电枢绕组电流不能再增大，电机不能产生满足要求的转矩，无法在高速下维持恒功率运行的问题。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型结构框图。
[0013]图2是本实用新型中控制器的结构框图。
[0014]图中1-交流电源，2-整流滤波器，3-逆变器，4-内置式永磁同步电机，5-旋转变压器，6-数字解码芯片，7-控制器，8-CAN总线协议盒，9-上位机，10-驱动电路，11-电流检测电路，12-速度调节器，13-MPTA单元，14-电流调节器，15-弱磁控制单元，16-Park逆变换单元，17-SVPWM脉冲调制器，18-坐标变换单元。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的一种内置式永磁同步电机控制装置包括交流电源1、整流滤波器2、逆变器3、内置式永磁同步电机4、旋转变压器5、数字解码芯片6、控制器7、CAN总线协议盒8，上位机9、驱动电路10和电流检测电路11，所述交流电源I通过整流滤波器2与逆变器3相连，所述逆变器3与永磁同步电机4相连，所述永磁同步电机4通过旋转变压器5和数字解码芯片6与控制器7相连，所述上位机通过CAN总线协议盒8与控制器7相连，所述电流检测电路11与控制器7相连，所述控制器7通过驱动电路10与逆变器相连3 ;所述上位机是指工控机、PC机或个人电脑中的任何一种；电流检测电路由电流霍尔传感器构成。如此设置，本实用新型装置以TC1782单片机为控制核心芯片，并为其配备了驱动电路10、逆变器3、电流检测电路11和数字解码芯片6，电流检测电路11和数字解码芯片6将内置式永磁同步电机的定子电流信号、转子位置数据以及电机转速数据输入到控制器7，控制器7将基于弱磁控制方法得到的SVPffM脉冲信号输出，通过驱动电路10用以驱动逆变器输出三相对称正弦电压，从而产生恒定的电磁转矩，最终实现对电机的控制。
[0016]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种内置式永磁同步电机控制装置所述的控制器采用Infineon公司的32位单片机TC1782作为主控制芯片。
[0017]【具体实施方式】三:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种内置式永磁同步电机控制装置所述的数字解码芯片6是具备10?16位分辨率跟踪的旋变数字转换器，数字解码芯片6用ADI公司的AD2S1210，并将采集到的永磁同步电机的转子位置和电机转速数据输入到控制器。如此设置，数字解码芯片6具有以下有优点:(1)、转换滞后的连续位置数据输出，并具备对参考信号与输入信号的抗噪能力和容许谐波畸变。(2)、故障检测电路可测量旋变信号丢失、输入超量程、输入不匹配或位置跟踪丢失，故障检测阈值可以根据用户特定应用的需要分别编程设置。(3)、正弦和余弦输入可以接收3.15Vp-p±27%差分电压。(4)、可编程激励频率，通过编程很容易设置激励在2kHz到20kHz之间的一系列标准频率上。(5)、三种形式的位置信息，绝对式的10位?16位的角度位置数据可通过以下三种方式获得:16位并行接口、4线串行接口和带方向输出的标准AB正交增量编码器拟真。出)、数字速度输出，16位并口或4线串口都可读取10位?16位带符号数字速度。
[0018]【具体实施方式】四:结合图2说明本实施方式，本实施方式的一种内置式永磁同步电机控制装置所述的控制器7的控制系统包括速度调节器12、MPTA单元13、电流调节器14、弱磁控制单元15、Park逆变换单元16、SVPffM脉冲调制器17和坐标变换单元18，所述的速度调解器12通过MPTA单元13与电流调节器14相连，所述的Park逆变换单元16与电流调节器14相连，Park逆变换单元16通过SVPffM脉冲调制器17连接在驱动电路10上，所述的弱磁控制单元15连接在MPTA单元13和电流调节器14的连通线路上，所述的坐标变换单元18与电流检测电路11相连。如此设置，电流检测电路11将所得电机定子侧相电流ia、ib经处理器7内部计算获得ic电流后，再与数字解码芯片6得到的转子角位置Θ相结合，经过坐标变换单元18得到两相旋转坐标系电流id和iq，id和iq参与到电流调节器14的内部计算；给定转速η*与解码芯片得到的反馈转速η相比较，经过速度调节器12和MTPA单元13得到电流设定值iq*和id*与弱磁控制单元15得到的修正后的电流设定值id，m*、iq, m*相比较得到V1、V2，再经电流调节器14得到d轴和q轴的电压Ud、Uq，然后和数字解码芯片6得到的转子角位置Θ相结合，经过Park逆变换16得到两相静止坐标系的电压U α和U β ；Ua和U β经过SVPffM模块17得到六路脉冲送给驱动电路10，用来驱动逆变器3，进而控制永磁同步电机。
[0019]本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
【主权项】
1.一种内置式永磁同步电机控制装置，包括交流电源(1)、整流滤波器(2)、逆变器(3)、内置式永磁同步电机(4)、旋转变压器(5)、数字解码芯片(6)、控制器(7)、CAN总线协议盒(8)，上位机(9)、驱动电路(10)和电流检测电路(11)，其特征在于:所述交流电源(1)通过整流滤波器(2)与逆变器(3)相连，所述逆变器(3)与永磁同步电机(4)相连，所述永磁同步电机(4)通过旋转变压器(5)和数字解码芯片(6)与控制器(7)相连，所述上位机通过CAN总线协议盒⑶与控制器(7)相连，所述电流检测电路(11)与控制器(7)相连，所述控制器(7)通过驱动电路(10)与逆变器相连(3)。2.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机控制装置，其特征在于:所述的控制器(7)包括主控制芯片，所述的主控制芯片为32位单片机。3.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机控制装置，其特征在于:所述的数字解码芯片(6)是具备10?16位分辨率跟踪的旋变数字转换器。4.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机控制装置，其特征在于:所述上位机(9)是指工控机、PC机或个人电脑中的任何一种。5.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机控制装置，其特征在于:电流检测电路由电流霍尔传感器构成。6.根据权利要求1所述的一种内置式永磁同步电机控制装置，其特征在于:所述的控制器(7)的控制系统包括速度调节器(12)、MPTA单元(13)、电流调节器(14)、弱磁控制单元(15)、Park逆变换单元(16)、SVPWM脉冲调制器(17)和坐标变换单元(18)，所述的速度调解器(12)通过MPTA单元(13)与电流调节器(14)相连，所述的Park逆变换单元(16)与电流调节器(14)相连，Park逆变换单元(16)通过SVPWM脉冲调制器(17)连接在驱动电路(10)上，所述的弱磁控制单元(15)连接在MPTA单元(13)和电流调节器(14)的连通线路上，所述的坐标变换单元(18)与电流检测电路(11)相连。
【专利摘要】一种内置式永磁同步电机控制装置，属于电机控制技术领域。本实用新型为了解决电机端电压随转速升高到逆变器能够输出的最大电压门限值之后，电机电枢绕组电流不能再增大，电机不能产生满足要求的转矩，无法在高速下维持恒功率运行的问题。本实用新型包括交流电源、整流滤波器、逆变器、旋转变压器、控制器、CAN总线协议盒，上位机、驱动电路和电流检测电路，交流电源通过整流滤波器与逆变器相连，逆变器与永磁同步电机相连，永磁同步电机通过旋转变压器和数字解码芯片与控制器相连，上位机通过CAN总线协议盒与控制器相连，电流检测电路与控制器相连，控制器通过驱动电路与逆变器相连。本实用新型满足电机恒功率控制并使电机获得更宽的调速范围。
【IPC分类】H02P27/08, H02P21/12
【公开号】CN205029582
【申请号】CN201520858094
【发明人】李志伟, 王旭东
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月29日