专利名称：基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机电一体化设备控制系统，尤其涉及了一种基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统。
背景技术：
目前，工业缝纫机是一种高度机电一体化设备，基于永磁同步电机构成的交流伺服控制系统的设计是其核心技术之一。在现有交流伺服控制系统中，为了实现电机速度和位置的准确控制，一般通过在电机本体上安装3个开关霍尔传感器和一定精度的光电编码器来实现转子位置的实时检测。由于光电编码器价格昂贵(甚至比数百瓦永磁同步电机本体价格还高)，上述控制系统成本较高；另外，开关霍尔传感器输出信号仅在电机启动时使用，当电机运行起来以后，其输出信号一般不再使用，虽然其工作时间有限，但是，由于光电编码器不能提供转子的初始位置信号，开关霍尔传感器不得不保留在电机中，这增加了电机的制造工序、物理成本和引线数，并使得控制系统的可靠性降低。同时，这种系统中需要完成涉及到矩阵变换的静止坐标系和旋转坐标系之间的相互转换，这种坐标转换需要耗费较多存储和计算资源，难以在成本敏感、定位精度高、响应要求快、可靠性高的工业缝纫机中应用。
发明内容本实用新型针对现有技术中电机的制造工序繁琐、物料成本高、可靠性低的缺点，提供了一种基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统。为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统，包括控制系统和安装在电机定子上的传感器，所述传感器为线性霍尔传感器，线性霍尔传感器通过无源带通滤波电路与控制系统连接。作为优选，所述的控制系统包括电源电路、控制电路和驱动电路；控制电路主要由数字信号控制器及外围电路构成外围电路包括RS232串行口电路、6N137数字光电耦合电路和第一组HCPL7840模拟光电耦合电路、第二组HCPL7840模拟光电耦合电路；电源电路包括电源滤波器、整流/平缓滤波电路、功率因素校正/软启动电路和DC/DC变频电路构成；驱动电路包括IRAMS10UP60A智能功率模块电路、IR2175相电流检测电路及保护电路。作为优选，IR2175相电流检测电路通过第一组HCPL7840模拟光电耦合器电路与数字信号控制器上第一组ADC模数转换电路连接；6N137数字光电耦合电路隔离后，与IRAMS10UP60A智能功率模块连接；线性霍尔传感器通过无源带通滤波电路、第二组HCPL7840模拟光电耦合器电路与数字信号控制器上第二组ADC模数转换电路连接。作为优选，所述的线性霍尔传感器为3个，且呈三等分分布在电机定子上。按本实用新型技术方案，使用线性霍尔传感器代替了开关霍尔传感器和增量式光电编码器，利用微处理器对线性霍尔传感器的模拟电压输出信号进行分析，即可实现电机启动、换向、转子位置和速度检测；在不需要进行静止坐标系和旋转坐标系相互变换的情况下，也可实现与现有交流伺服控制系统性能相同的磁场定向控制；且使用了改进的信号处理软件，极大降低计算复杂性，节约了物料成本，减少了制造工序，提高了系统可靠性。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述实施例1基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统，如图1所示，包括控制系统和安装在电机定子上的传感器，所述传感器为线性霍尔传感器，线性霍尔传感器通过无源带通滤波电路与控制系统连接。控制电路主要由数字信号控制器及外围电路构成外围电路包括RS232串行口电路、6N137数字光电耦合电路和第一组HCPL7840模拟光电耦合电路、第二组HCPL7840模拟光电耦合电路；电源电路包括电源滤波器、整流/平缓滤波电路、功率因素校正/软启动电路和DC/DC变频电路构成；驱动电路包括IRAMS10UP60A智能功率模块电路、IR2175相电流检测电路及保护电路。IR2175相电流检测电路通过第一组HCPL7840模拟光电耦合器电路与数字信号控制器上第一组ADC模数转换电路连接；6N137数字光电耦合电路隔离后，与IRAMS10UP60A智能功率模块连接；线性霍尔传感器通过无源带通滤波电路、第二组HCPL7840模拟光电耦合器电路与数字信号控制器上第二组ADC模数转换电路连接。所述的线性霍尔传感器为3个，且呈三等分分布在电机定子上。数字信号控制器为dsPIC30F3010A芯片，所述的数字信号控制器上设有16位硬件定时器、带死区插入功能的PWM信号发生器、最大转换速率为每秒I百万次的10位精度AD的外部设备，外围电路还包括上电复位电路、键盘显示电路、直流母线电压采样电路、过电流/过电压保护电路等。以永磁同步电机为例，在电机定子上安装3个线性霍尔传感器，线性霍尔传感器输出的3路模拟电压信号经过无源带通滤波电路进行简单信号调理后，通过第二组HCPL7840模拟光电耦合器电路与数字信号控制器上第二组ADC模数转换电路连接，通过变向、速度、位置计算单元调节后，实现电机位置检测信号反馈输入；同样，2路电机相电流信号通过电阻采样后，已经转换为电压信号，经过IR2175相电流检测电路输出后，通过第一组HCPL7840模拟光电耦合器电路与数字信号控制器上第一组ADC模数转换电路连接，实现电机相电流信号反馈输入；外部位置或速度控制信号通过RS232串行口电路输入数字信号控制器，经过内部FLASH存储控制处理单元调节计算后，数字信号控制器通过MCPWM信号产生单元输出带有死区的对称PWM调节信号，经过6N137数字光电耦合电路隔离后，与IRAMS10UP60A智能功率模块连接，实现电机相电流控制，进而实现电机速度、位置调节。IRAMS10UP60A智能功率模块输出的故障信号、利用HCPL7840模拟光电耦合器电路输入的相电流信号、母线电压信号等各自通过比较器与一定的电压设定值进行比较后，比较结果通过一个或门电路，与数字信号控制器上故障输入引脚FLTA/FLTB连接，以便在发生过电流、过电压、过负载、过热等故障时，能够及时中止PWM信号的输出。总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
权利要求1.基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统，包括控制系统和安装在电机定子上的传感器，其特征在于所述传感器为线性霍尔传感器，线性霍尔传感器通过无源带通滤波电路与控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统，其特征在于所述的控制系统包括电源电路、控制电路和驱动电路； 控制电路主要由数字信号控制器及外围电路构成 外围电路包括RS232串行口电路、6N137数字光电耦合电路和第一组HCPL7840模拟光电耦合电路、第二组HCPL7840模拟光电耦合电路； 电源电路包括电源滤波器、整流/平缓滤波电路、功率因素校正/软启动电路和DC/DC变频电路构成； 驱动电路包括IRAMS10UP60A智能功率模块电路、IR2175相电流检测电路及保护电路。
3.根据权利要求2所述基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统，其特征在于IR2175相电流检测电路通过第一组HCPL7840模拟光电耦合器电路与数字信号控制器上第一组ADC模数转换电路连接； 6N137数字光电耦合电路隔离后，与IRAMS10UP60A智能功率模块连接； 线性霍尔传感器通过无源带通滤波电路、第二组HCPL7840模拟光电耦合器电路与数字信号控制器上第二组ADC模数转换电路连接。
4.根据权利要求1所述的基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统，其特征在于所述的线性霍尔传感器为3个，且呈三等分分布在电机定子上。
专利摘要本实用新型涉及机电一体化设备控制系统，公开了一种基于线性霍尔传感器的交流伺服控制系统，包括控制系统和安装在电机定子上的传感器，所述传感器为线性霍尔传感器,线性霍尔传感器通过无源带通滤波电路与控制系统连接，所述的控制系统包括电源电路、控制电路和驱动电路。本实用新型由于使用线性霍尔传感器代替了开关霍尔传感器和增量式光电编码器，且使用了改进的信号处理软件，极大降低计算复杂性，节约了物料成本，减少了制造工序，提高了系统可靠性。
文档编号H02P6/08GK202906811SQ20122055423
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者韩安太, 杨悦梅 申请人:杭州科技职业技术学院