专利名称：初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种初级绕组分段结构同步直线 电机的控制装置。
背景技术：
直线电机不需要中间转换机构而将电能直接转换成直线运动所需的机械 能，在响应速度快及大推力系统中得到广泛的应用。与其它类型的电机相比较 而言，由于直线同步电机具有较高的效率和功率因数，在实际应用中具有较好
的应用前景；并且随着永磁材料的发展，特别是在高性能永磁材料NdFeB出 现后，永磁直线同步电机(PMLSM)因其力能指标高、损耗小、响应速度快 等特点在与其他高速精密系统相对比时，具有很大的优越性。在数控机床、高 速运输、电磁弹射和提升系统等领域都有着广泛的应用前景。永磁直线同步电 机根据结构特点进行分类，可分为长初级短次级(LPSS)型与短初级长次级 (SPLS)型两种，其中短初级长次级型直线同步电机在运行过程中，其动子 需要与供电电缆相连，给系统的正常工作，尤其是长行程电机系统的作业带来 不便，而且还影响到整个系统的可靠性和安全性。因此在长行程电机控制装置 中，不宜采用短初级长次级型直线同步电机；长初级短次级型直线同步电机由 于其初级较长，电感较大，存在较大的损耗，从而降低了系统的效率。
发明内容
本发明为了解决长初级短次级型直线同步电机初级较长，电感大，损耗高， 系统效率低的问题，而提出的一种初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制 装置。
初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装置，它包括结构相同的第一
信号隔离电路模块和第二信号隔离电路模块；它还包括处理器电路模块、直线 位移检测装置、直线位移接口电路模块、第一变频器驱动模块和第二变频器驱
动模块；直线位移检测装置的直线位移差分信号输出端与直线位移接口电路模
块的直线位移差分信号输入端相连；直线位移接口电路模块的直线位移信号输 出端分别与处理器电路模块的第一直线位移信号输入端和第二直线位移信号 输入端相连；处理器电路模块的第一驱动信号输出端和第二驱动信号输出端分别通过第一信号隔离电路模块和第二信号隔离电路模块与第一变频器驱动模 块的驱动信号输入端和第二变频器驱动模块的驱动信号输入端相连。
本发明实现了对初级绕组分段结构的直线电机的良好控制，同时还具备低 功耗、高可靠性的优点。
图1为本发明的结构示意图；图2为具体实施方式
二的结构示意图；图3 为具体实施方式
三的电路结构示意图；图4为具体实施方式
六的电路结构示意 图；图5为具体实施方式
七的电路结构示意图；图6为具体实施方式
八的电路 结构示意图；图7为本发明所控制的初级绕组分段结构永磁同步直线电机的供 电系统示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式包括结构相同 的第一信号隔离电路模块7和第二信号隔离电路模块8;它还包括处理器电路 模块1、直线位移检测装置5、直线位移接口电路模块6、第一变频器驱动模 块9和第二变频器驱动模块10;处理器电路模块1采用美国TI公司生产的型 号为TMS320F2808的高性能芯片；直线位移检测装置5的直线位移差分信号 输出端与直线位移接口电路模块6的直线位移差分信号输入端相连；直线位移 接口电路模块6的直线位移信号输出端分别与处理器电路模块1的第一直线位 移信号输入端和第二直线位移信号输入端相连；处理器电路模块1的第一驱动 信号输出端和第二驱动信号输出端分别通过第一信号隔离电路模块7和第二 信号隔离电路模块8与第一变频器驱动模块9的驱动信号输入端和第二变频器 驱动模块10的驱动信号输入端相连。
具体实施方式
二结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方 式一不同点在于处理器电路模块1由处理器芯片DSP1-1、仿真器与FLASH程 序固化接口模块1-2、捕捉单元接口模块1-3、增量式光电编码器接口模块1-4、 串行通讯单元模块1-5和晶振及复位电路模块1-6组成；仿真器与FLASH程 序固化接口模块1-2的程序数据输入输出端与处理器芯片DSP1-1的程序数据 输出输入端相连，捕捉单元接口模块1-3的位移信号输出端与处理器芯片 DSP1-1的第二位移信号输入端相连，捕捉单元接口模块1-3的直线位移信号输入端与直线位移接口电路模块6的直线位移信号输出端相连，捕捉单元接口 模块1-3的直线位移信号输入端即为处理器电路模块1的第二直线位移信号输 入端;增量式光电编码器接口模块1-4的位移信号输出端与处理器芯片DSP1-1 的第一位移信号输入端相连，增量式光电编码器接口模块1-4的直线位移信号 输入端与直线位移接口电路模块6的直线位移信号输出端相连；增量式光电编 码器接口模块1-4的直线位移信号输入端即为处理器电路模块1的第一直线位 移信号输入端；串行通讯单元模块1-5的通讯数据信号输出端与处理器芯片 DSP1-1的通讯数据信号输入端相连，晶振及复位电路模块1-6的时钟复位信 号输出端与处理器芯片DSP1-1的时钟复位信号输入端相连；处理器芯片 DSP1-1的第一驱动信号输出端和第二驱动信号输出端分别通过第一信号隔离 电路模块7和第二信号隔离电路模块8与第一变频器驱动模块9的驱动信号输 入端和第二变频器驱动模块10的驱动信号输入端相连。其它组成和连接方式 与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方 式一不同点在于所述直线位移接口电路模块6由第一芯片U1、第二芯片U2、 第一电阻Rl至第九电阻R9和第一电容Cl至第九电容C9组成；第一电阻Rl 的一端与第二电阻R2的一端相连；第一电阻R1的另一端分别与第二电容C2 的一端和第一芯片U1的第一运算放大器的正相输入端相连；第二电阻R2的 另一端与第一电容C1的一端相连；第二电容C2的另一端分别与第三电容C3 的一端和地线相连；第一电容C1的另一端与第三电阻R3的一端相连，第三 电阻R3的另一端分别与第三电容C3的另一端和第一芯片U1的第一运算放大 器的负相输入端相连；第四电阻R4的一端与第五电阻R5的一端相连；第四 电阻R4的另一端分别与第五电容C5的一端和第一芯片U1的第二运算放大器 的正相输入端相连；第五电阻R5的另一端与第四电容C4的一端相连；第五 电容C5的另一端分别与第六电容C6的一端和地线相连；第四电容C4的另一 端与第六电阻R6的一端相连，第六电阻R6的另一端分别与第六电容C6的另 一端和第一芯片U1的第二运算放大器的负相输入端相连；第七电阻R7的一 端与第八电阻R8的一端相连；第七电阻R7的另一端分别与第八电容C8的一 端和第一芯片Ul的第三运算放大器的正相输入端相连；第八电阻R8的另一端与第七电容C7的一端相连；第八电容C8的另一端分别与第九电容C9的一 端和地线相连；第七电容C7的另一端与第九电阻R9的一端相连，第九电阻 R9的另一端分别与第九电容C9的另一端和第一芯片Ul的第三运算放大器的 负相输入端相连；第一芯片Ul的第一运算放大器 第三运算放大器的输出端 分别与第二芯片U2的第一反向器的输入端、第三反向器的输入端和第五反向 器的输入端相连；第二芯片U2的第一反向器的输出端与第二芯片U2的筹二 反向器的输入端相连；第二芯片U2的第三反向器的输出端与第二芯片U2的 第四反向器的输入端相连；第二芯片U2的第五反向器的输出端与第二芯片 U2的第六反向器的输入端相连；第一电阻R1的一端、第一电容C1的另一端、 第四电阻R4的一端、第四电容C4的另一端、第七电阻R7的一端和第七电容 C7的另一端共同组成了直线位移接口电路模块6直线位移差分信号输入端； 第二芯片U2的第二反向器的输出端、第四反向器的输出端和第六反向器的输 出端即为直线位移接口电路模块6的直线位移信号输出端。其它组成和连接方 式与具体实施方式
一相同。第一芯片U1采用型号为DS3486的芯片，第二芯 片U2采用型号为74LVC14的芯片。
具体实施方式
四结合图1说明本实施方式，本实施方式直线位移检测 装置5采样检测的信号为直线位移ABZ差分信号或直线位移UVW差分信号。
具体实施方式
五结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式与具体 实施方式一、二、三或四不同点在于它还增加了电流采样及过流保护电路模块 2、温度检测及过热保护电路模块3和故障保护电路模块4;电流采样及过流 保护电路模块2的两路电流信号输入端分别与装设在同步直线电机任意两相 定子绕组上的电流传感器14的电流信号输出端相连；电流采样及过流保护电 路模块2的电流数据信号输出端与处理器电路模块1的电流数据信号输入端相 连；温度检测及过热保护电路模块3的温度信号输入端与装设在同步直线电机 定子绕组上的温度传感器15的温度信号输出端相连；故障保护电路模块4的 电流故障信号及温度故障信号输入端分别与电流采样及过流保护电路模块2 的电流故障信号输出端和温度检测及过热保护电路模块3的温度故障信号输 出端相连；故障保护电路模块4的选通与关断信号输出端分别与第一信号隔离 电路模块7的选通与关断信号输入端和第二信号隔离电路模块8的选通与关断
10信号输入端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式
一相同。
本实施方式的工作原理本控制装置上电以后，处理器电路模块l首先进 行系统初始化，通过系统的电流采样及过流保护电路模块2和温度检测及过热 保护电路模块3对直线电机的电流和温度进行检测、处理，来判断系统是否工 作正常。如果系统出现过流或者过热现象，过流或过热保护电路向故障保护电 路模块4发出故障信号，故障保护电路模块4将封锁第一变频器和第二变频器 的驱动信号，使直线电机停止工作。直线位移接口电路模块6接收直线位移装 置5输出的直线位移差分信号并通过直线位移信号输出端分别将直线位移信 号通过处理器电路模块1的第一直线位移信号输入端和第二直线位移信号输 入端传输给处理器电路模块1的增量式光电编码器接口模块l-4和捕捉单元接 口模块l-3，通过直线位移装置5输出的直线位移差分信号的种类，来判断处 理器电路模块1的增量式光电编码器接口模块1-4和捕捉单元接口模块1-3接 收的直线位移信号是否为有效信号；当直线位移装置5输出的为直线位移ABZ 差分信号，处理器电路模块1的增量式光电编码器接口模块l-4接收到的直线 位移信号为有效信号，捕捉单元接口模块1-3接收到的直线位移信号为无效信 号，处理器芯片DSPl-l将捕捉单元接口模块l-3接收到的无效信号封锁，而 利用增量式光电编码器接口模块l-4接收到的直线位移信号与与其对应的标准 指令值进行比较，得到相应的偏差信号，再经处理器根据所需控制量进行控制 驱动第一变频器驱动模块9和第二变频器驱动模块10，实现对初级绕组分段 结构同步直线电机的控制，当直线位移装置5输出的为直线位移UVW差分信 号，处理器电路模块1的增量式光电编码器接口模块l-4接收到的直线位移信 号为无效信号，捕捉单元接口模块l-3接收到的直线位移信号为有效信号，处 理器芯片DSP1-1将通过捕捉单元接口模块1-3接收到的有效信号实现对初级 绕组分段结构同步直线电机的控制，当直线位移装置5输出的为直线位移 UVW差分信号主要应用于无刷直线电机，处理器芯片DSP1-1对捕捉单元接 口模块1-3的输入的直线位移信号进行电平检查，以决定无刷直线电机的换相 时序。由图7可见，初级绕组分段结构永磁同步直线电机的初级绕组被分为多 段(记为N段)，电机的供电系统采用两个变频器馈电，第一变频器驱动模块 9和第二变频器驱动模块10实现对两个变频器驱动控制；第一变频器9经可控开关与标号为奇数(1，3,5，…)的定子绕组段连接；第二变频器10经可控开 关与标号为偶数(2，4,6，…)的定子绕组段连接，其中可控开关的通断由处理 器电路模块l控制。当电机动子只与某段定子段存在耦合时，该段定子对应的 可控开关被打开，而其他段的可控开关被关断；当电机动子与某前后两段定子 段存在耦合时，这两段定子对应的可开关均被打开，而其他段的可控开关被关 断。
具体实施方式
六结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方 式五不同点在于所述电流采样及过流保护电路模块2由第三芯片U3、第四芯 片U4、第五芯片U5、第一稳压源11和第十电阻R10至第二十六电阻R26组 成；第十电阻RIO的一端分别与第四芯片U4中的第一运算放大器的正相输入 端和第四芯片U4中的第二运算放大器的负相输入端相连，第十电阻RIO的另 一端分别与第十一电阻Rll的一端和第三芯片U3中的第一运算放大器的输出 端相连；第十一电阻Rll的另一端分别与第十二电阻R12的一端、第十三电 阻R13的一端和第三芯片U3中的第一运算放大器的负相输入端相连；第十二 电阻R12的另一端分别与第二十电阻R20的一端、第五芯片U5中的第一运算 放大器的正相输入端和第五芯片U5中的第二运算放大器的负相输入端相连； 第十三电阻R13的另一端分别与第二十六电阻R26的一端、第五芯片U5中的 第三运算放大器的正相输入端和第五芯片U5中的第四运算放大器的负相输入 端相连；第十四电阻R14的一端与第三芯片U3中的第一运算放大器的正相输 入端相连，第十四电阻R14的另一端接地；第十五电阻R15的一端即为电流 采样及过流保护电路模块2的一路电流信号输入端，第十五电阻R15的另一 端分别与第十六电阻R16的一端、第十七电阻R17的一端和第三芯片U3中的 第二运算放大器的正相输入端相连；第十六电阻R16的另一端与第一稳压源 11相连；第十七电阻R17的另一端分别与第十八电阻R18的一端和地线相连； 第十八电阻R18的另一端分别与第十九电阻R19的一端和第三芯片U3中的第 二运算放大器的负相输入端相连；第十九电阻R19的另一端分别与第二十电 阻R20的一端和第三芯片U3中的第二运算放大器的输出端相连；第二十电阻 R20的另一端分别与第十二电阻R12的一端、第五芯片U5中的第一运算放大 器的正相输入端和第五芯片U5中的第二运算放大器的负相输入端相连；第二十一电阻R21的一端即为电流采样及过流保护电路模块2的另一路电流信号 输入端，第二十一电阻R21的另一端分别与第二十二电阻R22的一端、第二 十三电阻R23的一端和第三芯片U3中的第三运算放大器的正相输入端相连； 第二十二电阻R22的另一端与第一稳压源11相连；第二十三电阻R23的另一 端分别与第二十四电阻R24的一端和地线相连；第二十四电阻R24的另一端 分别与第二十五电阻R25的一端和第三芯片U3中的第三运算放大器的负相输 入端相连；第二十五电阻R25的另一端分别与第二十六电阻R26的一端和第 三芯片U3中的第三运算放大器的输出端相连；第二十六电阻R26的另一端分 别与第十三电阻R13的一端、第五芯片U5中的第三运算放大器的正相输入端 和第五芯片U5中的第四运算放大器的负相输入端相连；第四芯片U4中的第 一运算放大器的输出端分别与第四芯片U4中的第二运算放大器的输出端和第 五芯片U5中的第一运算放大器的输出端至第四运算放大器的输出端相连；第 四芯片U4中的第一运算放大器的输出端即为电流采样及过流保护电路模块2 的电流故障信号输出端；第四芯片U4中的第一运算放大器的负相输入端分别 与第五芯片U5中的第一运算放大器的负相输入端和第五芯片U5中的第三运 算放大器的负相输入端相连；第四芯片U4中的第二运算放大器的正相输入端 分别与第五芯片U5中的第二运算放大器的正相输入端和第五芯片U5中的第 四运算放大器的正相输入端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式
五相 同。第三芯片U3采用型号为TL074的芯片；第四芯片U4和第五芯片U5均 采用型号为LM339的芯片。电流采样及过流保护电路模块2对电机定子绕组 的两相电流进行采样，并根据安全工作需要设置绕组电流的最小工作电流与最 大工作电流，将采样获得的电流分别与其进行比较，如果电流过大，电流上限 比较器的输出将输出低电平，产生故障信号送至处理器电路模块l。如果电流 过小，电流下限比较器的输出将输出低电平，同样产生故障信号送至故障保护 电路模块4及处理器电路模块1以便进行系统保护。
具体实施方式
七结合图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方 式五不同点在于所述温度检测及过热保护电路模块3由第六芯片U6、第七芯 片U7、第二稳压源12和第二十七电阻R27至第三十一电阻R31组成；第二 十七电阻R27的一端分别与第六芯片U6中的第一运算放大器的输出端和第二十八电阻R28的一端相连，第二十七电阻R27的另一端与第七芯片U7中的第 一运算放大器的正相输入端相连；第七芯片U7中的第一运算放大器的负相输 入端与第二稳压源12相连，第七芯片U7中的第一运算放大器的输出端即为 温度检测及过热保护电路模块3的温度故障信号输出端；第二十八电阻R28 的另一端分别与第二十九电阻R29的一端和第六芯片U6中的第一运算放大器 的负相输入端相连；第二十九电阻R29的另一端与地线相连；第三十电阻R30 的一端即为温度检测及过热保护电路模块3的温度信号输入端，第三十电阻 R30的另一端分别与第三十一电阻R31的一端和第六芯片U6中的第一运算放 大器的正相输入端相连；第三十一电阻R31的另一端与地线相连。其它组成 和连接方式与具体实施方式
五相同。第六芯片U6采用型号为TLC272的芯片。 温度检测及过热保护电路模块3将温度传感器检测到的温度信号输出经过运 算放大器放大，然后送至第七芯片U7与基准温度进行比较，判断系统温度是 否高于最大允许工作温度值，从而决定是否发送温度故障信号。
具体实施方式
八结合图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方 式五不同点在于所述故障保护电路模块4由RS触发器13、开关S1、发光二 极管D1、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33和第三十四电阻R34组成； 开关S1的一端与第三十二电阻R32的一端相连，开关S1的另一端分别与RS 触发器13的S端、R端、时钟端和地线相连；第三十二电阻R32的另一端分 别与第三十三电阻R33的一端、第三十四电阻R34的一端、RS触发器13的 SET置位端和+5V电源相连；第三十三电阻R33的另一端与发光二极管D1的 阳极相连；第三十四电阻R34的另一端与RS触发器13的CLR清零端相连； 第三十四电阻R34的另一端即为电流故障信号及温度故障信号输入端；发光 二极管Dl的阴极与RS触发器13的正相输出端相连；RS触发器13的反相输 出端与第一信号隔离电路模块7和第二信号隔离电路模块8的使能管脚相连。 其它组成和连接方式与具体实施方式
五相同。故障保护电路模块4采用RS触 发器13，故障信号与RS触发器13的清零引脚相接，复位信号与RS触发器 13的置位引脚相连。当电流采样及过流保护电路模块2发送电流故障信号或 温度检测及过热保护电路模块3发送温度故障信号(故障信号为低有效)，RS 触发器13正相输出被清零，故障指示灯亮表示系统故障产生；而RS触发器13反相输出被置位，用于封锁第一信号隔离电路模块7和第二信号隔离电路 模块8两路PWM驱动控制信号，对系统进行保护。当系统故障被消除后，按 下系统故障复位按钮，故障指示灯熄灭，表示系统可以正常工作，而RS触发 器13反相输出被清零，允许第一信号隔离电路模块7和第二信号隔离电路模 块8将PWM驱动控制信号送至第一变频器驱动模块9和第二变频器驱动模块 10。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
一不同点在于第一信号隔
离电路模块7和第二信号隔离电路模块8采用型号为74ACT245的芯片；其它 组成和连接方式与具体实施方式
一相同。第一信号隔离电路模块7和第二信号 隔离电路模块8的作用是将处理器电路模块1发出的电压信号进行转换，使其 适合于对第一变频器驱动模块9和第一变频器驱动模块10进行驱动。
权利要求
1、初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装置，它包括结构相同的第一信号隔离电路模块(7)和第二信号隔离电路模块(8)；其特征在于它还包括处理器电路模块(1)、直线位移检测装置(5)、直线位移接口电路模块(6)、第一变频器驱动模块(9)和第二变频器驱动模块(10)；直线位移检测装置(5)的直线位移差分信号输出端与直线位移接口电路模块(6)的直线位移差分信号输入端相连；直线位移接口电路模块(6)的直线位移信号输出端分别与处理器电路模块(1)的第一直线位移信号输入端和第二直线位移信号输入端相连；处理器电路模块(1)的第一驱动信号输出端和第二驱动信号输出端分别通过第一信号隔离电路模块(7)和第二信号隔离电路模块(8)与第一变频器驱动模块(9)的驱动信号输入端和第二变频器驱动模块(10)的驱动信号输入端相连。
2、 根据权利要求1所述的初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装 置，其特征在于处理器电路模块(1)由处理器芯片DSP(1-1)、仿真器与FLASH 程序固化接口模块(l-2)、捕捉单元接口模块(l-3)、增量式光电编码器接口模块 (1-4)、串行通讯单元模块(l-5)和晶振及复位电路模块(l-6)组成；仿真器与 FLASH程序固化接口模块(l-2)的程序数据输入输出端与处理器芯片DSP(1-1) 的程序数据输出输入端相连，捕捉单元接口模块(l-3)的位移信号输出端与处理 器芯片DSP(1-1)的第二位移信号输入端相连，捕捉单元接口模块(l-3)的直线位 移信号输入端与直线位移接口电路模块(6)的直线位移信号输出端相连，捕捉 单元接口模块(1-3)的直线位移信号输入端即为处理器电路模块(1)的第二直线 位移信号输入端；增量式光电编码器接口模块(l-4)的位移信号输出端与处理器 芯片DSP(1-1)的第一位移信号输入端相连，增量式光电编码器接口模块(l-4) 的直线位移信号输入端与直线位移接口电路模块(6)的直线位移信号输出端相 连；增量式光电编码器接口模块(l-4)的直线位移信号输入端即为处理器电路模 块(l)的第一直线位移信号输入端；串行通讯单元模块(l-5)的通讯数据信号输 出端与处理器芯片DSP(1-1)的通讯数据信号输入端相连，晶振及复位电路模块 (l-6)的时钟复位信号输出端与处理器芯片DSP(1-1)的时钟复位信号输入端相 连;处理器芯片DSP(1-1)的第一驱动信号输出端和第二驱动信号输出端分别通 过第一信号隔离电路模块(7)和第二信号隔离电路模块(8)与第一变频器驱动模 块(9)的驱动信号输入端和第二变频器驱动模块(io)的驱动信号输入端相连。
3、根据权利要求1所述的初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装 置，其特征在于所述直线位移接口电路模块(6)由第一芯片(U1)、第二芯片(U2)、第一电阻(R1)至第九电阻(R9)和第一电容(C1)至第九电容(C9)组成；第一电阻 (R1)的一端与第二电阻(R2)的一端相连；第一电阻(R1)的另一端分别与第二电 容(C2)的一端和第一芯片(U1)的第一运算放大器的正相输入端相连；第二电阻 (R2)的另一端与第一电容(C1)的一端相连；第二电容(C"的另一端分别与第三 电容(C3)的一端和地线相连；第一电容(C1)的另一端与第三电阻(R"的一端相 连，第三电阻(R3)的另一端分别与第三电容(C3)的另一端和第一芯片(U1)的第 一运算放大器的负相输入端相连；第四电阻(R4)的一端与第五电阻(R5)的一端 相连；第四电阻(R4)的另一端分别与第五电容(C5)的一端和第一芯片(U1)的第 二运算放大器的正相输入端相连；第五电阻(R5)的另一端与第四电容(C4)的一 端相连；第五电容(C5)的另一端分别与第六电容(C6)的一端和地线相连；第四 电容(C4)的另一端与第六电阻(R6)的一端相连，第六电阻(R6)的另一端分别与 第六电容(C6)的另一端和第一芯片(U1)的第二运算放大器的负相输入端相连； 第七电阻(R7)的一端与第八电阻(R8)的一端相连；第七电阻(R7)的另一端分别 与第八电容(C8)的一端和第一芯片(U1)的第三运算放大器的正相输入端相连； 第八电阻(R8)的另一端与第七电容(C7)的一端相连；第A电容(C8)的另一端分 别与第九电容(C9)的一端和地线相连；第七电容(C7)的另一端与第九电阻(R9) 的一端相连，第九电阻(R9)的另一端分别与第九电容(C9)的另一端和第一芯片 (Ul)的第三运算放大器的负相输入端相连；第一芯片(U1)的第一运算放大器 第三运算放大器的输出端分别与第二芯片(U2)的第一反向器的输入端、第三反 向器的输入端和第五反向器的输入端相连；第二芯片(U2)的第一反向器的输出 端与第二芯片(U2)的第二反向器的输入端相连；第二芯片(U2)的第三反向器的 输出端与第二芯片(U2)的第四反向器的输入端相连；第二芯片(U2)的第五反向 器的输出端与第二芯片(U2)的第六反向器的输入端相连；第一电阻(R1)的一 端、第一电容(C1)的另一端、第四电阻(R4)的一端、第四电容(C4)的另一端、 第七电阻(R7)的一端和第七电容(C7)的另一端共同组成了直线位移接口电路 模块(6)直线位移差分信号输入端；第二芯片(U2)的第二反向器的输出端、第四 反向器的输出端和第六反向器的输出端即为直线位移接口电路模块(6)的直线位移信号输出端。
4、 根据权利要求1所述的初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装 置，其特征在于直线位移检测装置(5)采样检测的信号为直线位移ABZ差分信 号或直线位移UVW差分信号。
5、 根据权利要求1所述的初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装 置，其特征在于它还包括电流采样及过流保护电路模块(2)、温度检测及过热 保护电路模块(3)和故障保护电路模块(4);电流采样及过流保护电路模块(2)的 两路电流信号输入端分别与装设在同步直线电机任意两相定子绕组上的电流 传感器(14)的电流信号输出端相连；电流采样及过流保护电路模块(2)的电流数据信号输出端与处理器电路模块(l)的电流数据信号输入端相连；温度检测及 过热保护电路模块(3)的温度信号输入端与装设在同步直线电机定子绕组上的 温度传感器(15)的温度信号输出竭相连；故障保护电路模块(4)的电流故障信号 及温度故障信号输入端分别与电流采样及过流保护电路模块(2)的电流故障信 号输出端和温度检测及过热保护电路模块(3)的温度故障信号输出端相连；故 障保护电路模块(4)的选通与关断信号输出端分别与第一信号隔离电路模块(7) 的选通与关断信号输入端和第二信号隔离电路模块(8)的选通与关断信号输入 端相连。
6、 根据权利要求5所述的初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装 置，其特征在于所述电流采样及过流保护电路模块(2)由第三芯片(U3)、第四芯 片(U4)、第五芯片(U5)、第一稳压源(11)和第十电阻(R10)至第二十六电阻(R26) 组成；第十电阻(R10)的一端分别与第四芯片(U4)中的第一运算放大器的正相 输入端和第四芯片(U4)中的第二运算放大器的负相输入端相连，第十电阻(RIO) 的另一端分别与第十一电阻(R11)的一端和第三芯片(U3)中的第一运算放大器 的输出端相连；第十一电阻(R11)的另一端分别与第十二电阻(R12)的一端、第 十三电阻(R13)的一端和第三芯片(U3)中的第一运算放大器的负相输入端相 连；第十二电阻(R12)的另一端分别与第二十电阻(R20)的一端、第五芯片(U5) 中的第一运算放大器的正相输入端和第五芯片(U5)中的第二运算放大器的负相输入端相连；第十三电阻(R13)的另一端分别与第二十六电阻(R26)的一端、 第五芯片(U5)中的第三运算放大器的正相输入端和第五芯片(U5)中的第四运算放大器的负相输入端相连；第十四电阻(R14)的一端与第三芯片(U3)中的第 一运算放大器的正相输入端相连，第十四电阻(R14)的另一端接地；第十五电 阻(R15)的一端即为电流采样及过流保护电路模块(2)的一路电流信号输入端， 第十五电阻(R15)的另一端分别与第十六电阻(R16)的一端、第十七电阻(R17) 的一端和第三芯片(U3)中的第二运算放大器的正相输入端相连；第十六电阻 (R16)的另一端与第一稳压源(ll滩连；第十七电阻(R17)的另一端分别与第十 八电阻(R18)的一端和地线相连；第十八电阻(R18)的另一端分别与第十九电阻 (R19)的一端和第三芯片(U3)中的第二运算放大器的负相输入端相连；第十九 电阻(R19)的另一端分别与第二十电阻(R20)的一端和第三芯片(U3)中的第二运 算放大器的输出端相连；第二十电阻(R20)的另一端分别与第十二电阻(R12)的 一端、第五芯片(U5)中的第一运算放大器的正相输入端和第五芯片(U5)中的第 二运算放大器的负相输入端相连；第二十一电阻(R21)的一端即为电流采样及 过流保护电路模块(2)的另一路电流信号输入端，第二十一电阻(R21)的另一端 分别与第二十二电阻(R22)的一端、第二十三电阻(R23)的一端和第三芯片(U3) 中的第三运算放大器的正相输入端相连；第二十二电阻(R22)的另一端与第一 稳压源(ll)相连；第二十三电阻(R23)的另一端分别与第二十四电阻(R24)的一 端和地线相连；第二十四电阻(R24)的另一端分别与第二十五电阻(R25)的一端 和第三芯片(U3)中的第三运算放大器的负相输入端相连；第二十五电阻(R25) 的另一端分别与第二十六电阻(R26)的一端和第三芯片(U3)中的第三运算放大 器的输出端相连；第二十六电阻(R26)的另一端分别与第十三电阻(R13)的一 端、第五芯片(U5)中的第三运算放大器的正相输入端和第五芯片(U5)中的第四 运算放大器的负相输入端相连；第四芯片(U4)中的第一运算放大器的输出端分 别与第四芯片(U4)中的第二运算放大器的输出端和第五芯片(U5)中的第一运 算放大器的输出端至第四运算放大器的输出端相连；第四芯片(U4)中的第一运 算放大器的输出端即为电流采样及过流保护电路模块(2)的电流故障信号输出 端；第四芯片(U4)中的第一运算放大器的负相输入端分别与第五芯片(U5)中的 第一运算放大器的负相输入端和第五芯片(U5)中的第三运算放大器的负相输 入端相连；第四芯片(U4)中的第二运算放大器的正相输入端分别与第五芯片 (U5)中的第二运算放大器的正相输入端和第五芯片(U5)中的第四运算放大器的正相输入端相连。
7、 根据权利要求5所述的初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装 置，其特征在于所述温度检测及过热保护电路模块(3)由第六芯片(U6)、第七芯 片(U7)、第二稳压源(12)和第二十七电阻(R27)至第三十一电阻(R31)组成；第 二十七电阻(R27)的一端分别与第六芯片(U6)中的第一运算放大器的输出端和 第二十八电阻(R28)的一端相连，第二十七电阻(R27)的另一端与第七芯片(U7) 中的第一运算放大器的正相输入端相连；第七芯片(U7)中的第一运算放大器的 负相输入端与第二稳压源(12)相连，第七芯片(U7)中的第一运算放大器的输出 端即为温度检测及过热保护电路模块(3)的温度故障信号输出端；第二十八电 阻(R28)的另一端分别与第二十九电阻(R29)的一端和第六芯片(U6)中的第一运 算放大器的负相输入端相连；第二十九电阻(R29)的另一端与地线相连；第三 十电阻(R30)的一端即为温度检测及过热保护电路模块(3)的温度信号输入端， 第三十电阻(R30)的另一端分别与第三十一电阻(R31)的一端和第六芯片(U6)中 的第一运算放大器的正相输入端相连；第三十一电阻(R31)的另一端与地线相 连。
8、 根据权利要求5所述的初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装 置，其特征在于所述故障保护电路模块(4)由RS触发器(B)、开关(S1)、发光 二极管(D1)、第三十二电阻(R32)、第三十三电阻(R33)和第三十四电阻(R34) 组成；开关(S1)的一端与第三十二电阻(R32)的一端相连，开关(S1)的另一端分 别与RS触发器(13)的S端、R端、时钟端和地线相连；第三十二电阻(R32)的 另一端分别与第三十三电阻(R33)的一端、第三十四电阻(R34)的一端、RS触 发器(13)的SET置位端和+5V电源相连；第三十三电阻(R33)的另一端与发光 二极管(D1)的阳极相连；第三十四电阻(R34)的另一端与RS触发器(13)的CLR 清零端相连；第三十四电阻(R34)的另一端即为电流故障信号及温度故障信号 输入端；发光二极管(D1)的阴极与RS触发器(13)的正相输出端相连；RS触发 器(13)的反相输出端与第一信号隔离电路模块(7)和第二信号隔离电路模块(8) 的使能管脚相连。
全文摘要
初级绕组分段结构永磁同步直线电机的控制装置，它属于电机控制技术领域，它为解决长初级短次级型直线同步电机初级较长，电感大，损耗高，系统效率低的问题而提出的，它包括直线位移装置及处理器、直线位移接口、两个变频器驱动、两个信号隔离等电路模块；直线位移装置的直线位移差分信号输出端通过直线位移接口电路模块转换成直线位移信号分别与处理器电路模块的第一直线位移信号和第二直线位移信号输入端相连；处理器电路模块的两个驱动信号输出端分别通过两个信号隔离模块与两个逆变器驱动模块的驱动信号输入端相连。它可实现对直线电机的良好控制，具有低功耗、高可靠性的优点。
文档编号H02P25/02GK101320957SQ20081006498
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月23日 优先权日2008年7月23日
发明者吴红星, 寇宝泉, 李立毅, 洪俊杰 申请人:哈尔滨工业大学