电路及故障检测和保护电路；DSP的QEP端口连接位置和速度检测电路，DSP的ADC端 口连接电流检测电路，DSP的PWM端口和H)PINT端口连接光耦隔离电路，光耦隔离电路连接 驱动电路和故障检测和保护电路，驱动电路连接主电路；主电路包括调压电路、整流滤波单 元和IPM逆变单元；控制对象为三相永磁直线同步电机，机身装有光栅尺；调压电路连接整 流滤波单元，整流滤波单元连接IPM逆变单元，IPM逆变单元连接三相永磁直线同步电机。
[0034] DSP的SCI端口连接上位机，DSP的SPI端口连接显示电路，DSP的GPI0端口连接 I/O接口电路；故障检测和保护电路连接控制电源。
[0035]DSP采用TI公司的TMS320F28335 芯片。
[0036] 实现本实用新型的控制系统主电路如图3(a)所示，调压电路采用反向调压模块 EUV-25A-II，可实现0~220V隔离调压。整流滤波单元采用桥式不可控整流，大电容滤 波，配合适当的阻容吸收电路，可以获得IPM工作所需的恒定直流电压。IPM采用富士公司 6MBP50RA060智能功率模块，耐压600V，最大电流50A，最高工作频率20kHz。IPM用四组独 立的15V驱动电源供电。主电源输入端子（P，N)，输出端子（U，V，W)，主端子用自带的螺钉 固定，可实现电流传输。P、N为变频器的整流变换平滑滤波后的主电源输入端子，P为正端， N为负端，逆变器输出的三相交流电通过输出端子U、V、W接至电机。
[0037] 本实用新型的控制电路的核心为TMS320F28335处理器，其配套的开发板包括 目标只读存储器、模拟接口、eCAN接口、串行引导R0M、用户指示灯、复位电路、可配置为 RS232/RS422/RS485 的异步串口、SPI同步串口和片外 256K*16 位RAM。
[0038] 实际控制系统中电流采样采用LEM公司霍尔电流传感器LT58-S7。由两个霍尔电 流传感器检测A、B相电流，得到电流信号，经过电流采样电路，转换成0~3. 3V的电压信 号，最后由TMS320LF2812的A/D转换模块转换成12位精度的二进制数，并保存在数值寄存 器中。A、B相的电流采样电路如图3(b)所示。可调电阻VR2调节信号幅值，可调电阻VR1 调节信号偏移量，通过对这两个电阻的调节，可以将信号调整到〇~3. 3V，再将其送入DSP 的AD0、AD1管脚。图中的稳压管是为了防止送入DSP的信号超过3. 3V，导致DSP被高压损 坏。运算放大器采用0P27,电源接正负15V电压，在电压和地间接去耦电容。电路输入端接 电容滤波，以去除高频信号干扰，提高采样精度。
[0039] 光栅尺输出的A相和B相脉冲信号要通过快速光耦6N137对信号进行隔离，然 后经过分压电路将信号电平由5V转换为3. 3V，最后连接到DSP的两路正交编码脉冲接口QEP1和QEP2。电路原理如图3(c)所示。图3(d)为所实用新型的硬件控制系统的驱动电 路，直线电机驱动电路主要包括一个智能功率模块，本实用新型选用的是IRAMS10UP60B，它 适用于较大功率的电机中，它能驱动的电机功率范围是400W~750W;主要由6个IGBT构成 的三相桥式电路，控制板上DSP芯片产生的PWM控制信号输入到功率模块，控制3个桥臂的 关断，产生合适驱动电压，驱动直线电机运动图中的HIN1和LIN1分别是第一相的上下桥臂 的控制信号，它们都是低电平有效。IRAMS10UP60B的工作电压VDD是15V，VSS为接地端，为 了达到良好的去耦效果，在这两端加入两个并联的去耦电容。由于输入的PWM波信号是数 字信号，而IRAMS10UP60B不具备把数字信号和功率信号隔离的功能，因此在IRAMS10UP60B 的输入控制信号前需要加上光祸隔离，图中TLP113即实现了将输入的PWM信号转化为模 拟信号的功能，然后输入到对应桥臂的控制信号输入端。在三相电压的输出端u、v、w分别 加上一个2. 2uF的自举电容。在Itrip端口为低电平时，芯片正常工作，当桥臂的上部分输 入的控制信号为低电平，下部分是高电平的时候该相有输出电压；当上为高电平，下为低电 平的时候输出电压为零；两个都为低电平的情况是不容许出现的，那样会造成短路，烧毁芯 片。当Itrip端口为高电平时，芯片不工作，没有电压输出，因此在电路中加一个下拉电阻 使Itrip端口为低电平，这样功率模块能正常工作。功率芯片自身有过温和过流保护，当电 路出现异常时能起到自我保护的作用。
【主权项】
1. 一种永磁直线同步电机的自适应二阶终端滑模控制系统，其特征在于：该系统包括 主电路、控制电路和控制对象三部分；控制电路包括DSP、位置和速度检测电路、电流检测 电路、光耦隔离电路、驱动电路及故障检测和保护电路；DSP的QEP端口连接位置和速度检 测电路，DSP的ADC端口连接电流检测电路，DSP的PffM端口和I 3DPINT端口连接光耦隔离电 路，光耦隔离电路连接驱动电路和故障检测和保护电路，驱动电路连接主电路；主电路包括 调压电路、整流滤波单元和IPM逆变单元；控制对象为三相永磁直线同步电机，机身装有光 栅尺；调压电路连接整流滤波单元，整流滤波单元连接IPM逆变单元，IPM逆变单元连接三 相永磁直线同步电机。2. 根据权利要求1所述的永磁直线同步电机的自适应二阶终端滑模控制系统，其特征 在于：DSP的SCI端口连接上位机，DSP的SPI端口连接显示电路，DSP的GPIO端口连接1/ 〇接口电路；故障检测和保护电路连接控制电源。3. 根据权利要求1或2所述的永磁直线同步电机的自适应二阶终端滑模控制系统，其 特征在于：DSP采用TMS320F28335处理器。
【专利摘要】本实用新型涉及一种自适应二阶终端滑模控制系统，该系统包括主电路、控制电路和控制对象三部分；控制电路包括DSP、位置和速度检测电路、电流检测电路、光耦隔离电路、驱动电路及故障检测和保护电路；主电路包括调压电路、整流滤波单元和IPM逆变单元；控制对象为三相永磁直线同步电机，机身装有光栅尺。本实用新型实现了系统的快速响应，在提高系统的鲁棒性的同时，有效削弱了系统的抖振。
【IPC分类】H02P21/00
【公开号】CN204761356
【申请号】CN201520493185
【发明人】孙宜标, 高倩, 刘春芳
【申请人】沈阳工业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月8日