一种永磁交流同步电机驱动用llc多路输出辅助电源电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电机输出辅助电源技术领域，设及一种永磁交流同步电机驱动用 LLC多路输出辅助电源电路。
【背景技术】
[0002] 永磁交流同步电机作为工业机器人、数控机床等先进自动化设备驱动装置的关键 部件，其性能直接决定着设备的运行能力。要进一步提高永磁交流同步电机控制系统的性 能，采用先进控制策略是其中一个重点发展方向。在实现先进控制算法时，需对永磁交流同 步电机的相电流实时采样，参与计算。
[0003] 目前高性能永磁交流同步电机控制系统的相电流采样一般采用霍尔电流传感器， 即将霍尔电流传感器串入伺服电机相线中，利用原边导线的电磁场原理将相线的电流信号 转换为比例关系的模拟电压信号，最后通过坐标变换将相电流PA服变换、CLA服变换变换成 正交的励磁电流和转矩电流，最终实现电流的精确控制。而永磁交流同步电机相电流采样 电路的精度和稳定性除了霍尔电流传感器精度外，还与电流采样电路的供电电源性能、驱 动板电磁干扰有关。现有永磁交流同步电机控制系统驱动用电源多采用反激式多路输出开 关电源，其缺点是:开关器件导通和关断时出现过大的电流上升率和电压上升率，导致较高 的电磁干扰，同时产生谐波污染，降低了霍尔电流传感器测量相电流的精度，即降低永磁交 流同步电机先进控制算法的控制效果。因此，高性能永磁交流同步电机控制系统需要一个 低电磁干扰、高稳定性的驱动电源。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种永磁交流同步电机驱动用化C多路输出辅助电源电 路，解决了现有技术中存在的永磁交流同步电机控制系统中电磁干扰较高、稳定性较低的 问题。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案是，一种永磁交流同步电机驱动用化C多路输出辅 助电源电路，包括:直流电压输入端、变频控制器、功率开关管、LlX谐振网络、变压器Tl;
[0006] 所述功率开关管包括Ql和Q2;
[0007] 所述化打皆振网络包括电容Cpl、励磁电感Lp和谐振电感Lsl;
[000引所述变压器Tl包括:初级绕组化和五个次级绕组NS1、NS2、NS3、NS4、NS5。
[0009] 进一步的，谐振电感Lsl为独立电感或者变压器Tl的漏感。
[0010] 进一步的，次级NS2与NSl绕组输出稳定的用于低电磁干扰、高稳定性的霍尔电流 传感器工作电源的± 15V电源。
[0011] 进一步的，次级绕组NSl、NS2和NS3的地线共地。
[0012] 本实用新型的有益效果是:所有开关器件及二极管都实现软开关，具有高效率的 特点；在可W稳定的输出电压的同时，还要具有较低的EMI，对永磁交流同步电机控制主电 路不产生干扰;提高了霍尔电流传感器测量相电流的精度，可很好的发挥先进控制算法在 永磁交流同步电机系统的控制效果。
【附图说明】
[oou]图巧本发明永磁交流同步电机驱动用多路输出UX辅助电源的系统示意图。
[0014] 图2为本发明永磁交流同步电机控制板巧V电源控制系统示意图。
[0015] 图3为本发明霍尔电流传感器正负15V双电源电路示意图。
[0016] 图中，1、直流电压输入端;2、变频控制器;3、半桥电路;4、谐振网络;5、变压器T1。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0018] -种永磁交流同步电机驱动用化C多路输出辅助电源电路，如图1所示，包括:LLC 谐振半桥变换器的直流电压输入端1，为前级功率因数校正输出直流电压;变频控制器2;
[0019] 功率开关管Q1、Q2构成的半桥电路3;
[0020] 通过变频控制器输出变频驱动信号驱动后级的化C谐振网络4;化C谐振网络4包括 一个电容Cpl,两个电感，分别为励磁电感Lp和谐振电感Lsl,其中串联谐振电感Lsl可W是 独立的电感，也可W是变压器Tl的漏感；
[0021] 变压器T15,包括一个初级绕组化和五个次级绕组NS1、NS2、NS3、NS4、NS5，变压器 Tl用于实现电源能量的变换，同时又将前级的输入网络、谐振网络与后级的整流电路进行 了电气隔离。其中：NS1、NS2输出±15V，经直流电压输入端-直流电压输入端变换器后，产生 低电磁干扰、高稳定性的正负15V双电源，提供霍尔电流传感器工作电源;Ns3输出巧V，为控 制板CPU电源，NS1、NS2、NS3地线DGND共地;NS4输出+ 12V，为永磁交流同步电机驱动板继电 器供电；NS5输出+ 15V，提供电机驱动IPM电源。为了防止不同电压间相互串扰，S个系统的 电压输出地DGND、PGND、CGND是分开设置的，利用化C谐振电路的零电压和零电流导通、抗干 扰能力强等的特性，为永磁交流同步电机驱动与控制提供一个良好的工作环境。
[0022] 实施例：一种永磁交流同步电机驱动用化C多路输出辅助电源电路的具体技术方 案如下：
[0023] (1)控制板CPU电源巧V
[0024] LLC谐振变换器存在两个谐振频率，一个为串联谐振电容和串联谐振电感产生的 串联谐振频率：/。=1/2^^居^，另一个为串联谐振电容、串联谐振电感和并联谐振电感产 生的串并联谐振频率：.知=l/2江來LpA、)'Cp，反馈变频控制器输出可变频率的近似0.5占 空比的驱动信号，驱动信号频率在f Sl和fs2之间。
[0025] 变频控制器电路包括:+5V信号通过电压取样、误差比较、误差放大、反馈等反馈控 制电路。在NS3中连接到输出电容EC3的整流二极管D5、D6构成了全波整流电路，次级NS3绕 组输出的巧V信号作为变频控制器电路的输入信号，变频控制器根据电源巧V的误差输出可 变频率的驱动信号，导通和关闭功率开关管Ql、Q2来控制次级NS3绕组输出稳定的巧V电源。 如图2所示。
[00%] (2)霍尔电流传感器±15V双电源
[0027]在NS2中连接到输出电容EC2的整流二极管D3、D4构成了全波整流电路，整流二极 管D3、D4的阳极分别接到NS2的两端，阴极连接至化C2的正极，NS2绕组的中屯、抽头与输出电 容EC2的负极相连共同接到输出地DGND，输出霍尔电流传感器正电源。
[0028] 而NSl绕组的同名端在下端，构成全波整流电路，输出霍尔电流传感器负电源。整 流二极管D1、D2阴极分别接到NSl的两端，阳极连接到ECl的负极，NSl绕组的中屯、抽头与输 出电容ECl的阳极相连共同接到输出地DGND，输出霍尔电流传感器负电源。
[0029] 该多路输出化C辅助电源的变频控制器W永磁同步电机控制板电源巧V的误差作 为控制信号，在控制板负载变化的范围内，设计NS2与NSl绕组输出功率范围18V-24V/0.1A， 采用小功率直流电压输入端-直流电压输入端线性降压模块，输出稳定的±15V电源，作为 低电磁干扰、高稳定性的霍尔电流传感器工作电源。如图3所示。
[0030] (3)电机驱动IPM工作电源和继电器电路电源
[0031] NS4、NS5与输出电容EC4、EC5，W及整流二极管构成了全波整流电路，输出的电压 并不稳定在12V、15V，会根据本身负载大小、变频控制器输出的可变频率的驱动信号产生变 化。而电机驱动IPM模块与继电器电路模块的正常工作电压范围都比较大，因此本发明中可 根据电源巧V控制板负载变化范围，设计NS5绕组输出继电器电路电源功率范围12V-16V/ 0.3A。而NS4绕组输出电机驱动IPM工作电源的电压和功率范围需根据具体IPM模块设计。本 发明应用于200W-1000W永磁交流同步伺服电机，设计NS4绕组输出电源范围15V-19V/0.5A。
【主权项】
1. 一种永磁交流同步电机驱动用LLC多路输出辅助电源电路，其特征在于，包括:直流 电压输入端(1)、变频控制器⑵、功率开关管⑶、LLC谐振网络(4)、变压器Tl(5); 所述功率开关管(3)包括Q1和Q2; 所述LLC谐振网络(4)包括电容Cp1、励磁电感Lp和谐振电感Ls1; 所述变压器T1 (5)包括:初级绕组Np和五个次级绕组NS1、NS2、NS3、NS4、NS5。2. 根据权利要求1所述的一种永磁交流同步电机驱动用LLC多路输出辅助电源电路，其 特征在于，所述谐振电感Lsl为独立电感或者变压器T1的漏感。3. 根据权利要求1所述的一种永磁交流同步电机驱动用LLC多路输出辅助电源电路，其 特征在于，所述次级NS2与NS1绕组输出稳定的用于低电磁干扰、高稳定性的霍尔电流传感 器工作电源的±15V电源。4. 根据权利要求1所述的一种永磁交流同步电机驱动用LLC多路输出辅助电源电路，其 特征在于，所述次级绕组NS1、NS2和NS3的地线共地。
【专利摘要】本实用新型公开了一种永磁交流同步电机驱动用LLC多路输出辅助电源电路，包括：直流电压输入端、变频控制器、功率开关管、LLC谐振网络、变压器T1；所述功率开关管包括Q1和Q2；所述LLC谐振网络包括电容Cp1、励磁电感Lp和谐振电感Ls1；所述变压器T1包括：初级绕组Np和五个次级绕组NS1、NS2、NS3、NS4、NS5。本实用新型的所有开关器件及二极管都实现软开关，具有高效率的特点；在可以稳定的输出电压的同时，还要具有较低的EMI，对永磁交流同步电机控制主电路不产生干扰；提高了霍尔电流传感器测量相电流的精度，可很好的发挥先进控制算法在永磁交流同步电机系统的控制效果。
【IPC分类】H02M3/335
【公开号】CN205142013
【申请号】CN201520911151
【发明人】蒋学程
【申请人】闽江学院
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月16日