專利名稱：永磁同步電機矢量控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制器，特別涉及一種永磁同步電機矢量控制器。
背景技術(shù)：
目前，電動汽車一般由直流電源供電，采用永磁電機驅(qū)動，直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速。一般電機轉(zhuǎn)速從零到一定轉(zhuǎn)速(基速)即電機起步時，電機應(yīng)具有最大轉(zhuǎn)矩，超過基速直到最高轉(zhuǎn)速時，要電機應(yīng)達到恒定最大功率，但永磁同步電機的勵磁磁動勢由永磁體產(chǎn)生而無法調(diào)節(jié)，從而影響了電動汽車的起步效率，而且直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍較窄，調(diào)速精度不高，也影響了電動車的整體性能。矢量控制交流調(diào)速系統(tǒng)可獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能，并且具有較寬的調(diào)速范圍，所以矢量控制已被廣泛應(yīng)用。通過矢量控制方法調(diào)節(jié)定子電流來弱化永磁體磁場的強度，以達到對永磁同步電機進行控制的目的。矢量控制實際上是對電機定子電流矢量相位和幅值的控制。電動車起步矢量控制方法簡單、動態(tài)響應(yīng)快，但依賴的電機參數(shù)較多，容易導(dǎo)致計算結(jié)果隨電機運行工況變化而變得不準確，從而使控制精度不高。
發(fā)明內(nèi)容為解決以上技術(shù)上的不足，本實用新型提供了一種運算能力更高，控制更加準確的永磁同步電機矢量控制器。本實用新型是通過以下措施實現(xiàn)的本實用新型的一種永磁直流電機矢量控制器，包括具有矢量控制算法功能的DSP處理單元，所述DSP處理單元信號輸入端連接有信號處理單元，DSP處理單元信號輸出端連接有驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊信號輸出端連接有IPM智能功率模塊，所述信號處理單元連接有傳感器；所述傳感器，用于檢測電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的模擬信號；所述信號處理單元，用于將傳感器傳送的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；所述DSP處理單元，將信號處理單元傳送的數(shù)字信號進行矢量控制運算后輸出方波信號；所述IPM智能功率模塊，根據(jù)經(jīng)驅(qū)動模塊驅(qū)動后的方波信號控制其功率輸出。上述傳感器為霍爾傳感器。上述DSP處理單元包括時鐘電路、復(fù)位電路、JTAG接口和供電電源。本實用新型的有益效果是1.功率調(diào)節(jié)范圍寬，能夠達到500W-120KW;2.采用矢量控制技術(shù)，調(diào)節(jié)精度高，運轉(zhuǎn)平滑，噪音??；3.采用16位DSP控制內(nèi)核，控制精度高，具有多路模擬輸入端口，可根據(jù)用戶要求定制不同功能；4.采用模塊化設(shè)計思路，便于組裝、維修，工藝設(shè)計簡捷，便于大規(guī)模使用。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實施方式
本實用新型的永磁同步電機矢量控制器是基于DSP (數(shù)字信號處理器digitalsignal processor)擴展組成的一種矢量控制器，因為DSP具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，它可以滿足高要求的運算能力。具體包括具有矢量控制算法功能的DSP處理單元，DSP處理單元信號輸入端連接有信號處理單元，DSP處理單元信號輸出端連接有驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊信號輸出端連接有 IPM智能功率模塊，信號處理單元連接有傳感器。傳感器采用霍爾傳感器，用于檢測電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的模擬信號。將檢測電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置用的霍爾盤安裝在電機軸上，輸出信號根據(jù)霍爾傳感器安裝角度不同會產(chǎn)生不同的輸出信號，120°和60°各產(chǎn)生六個位置信息，現(xiàn)在使用的是60°霍爾安裝角，進入矢量程序時要實時監(jiān)測電機轉(zhuǎn)子位置，此時對電機角度要進行精確計算。信號處理單元，將傳感器傳送的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。模擬信號輸出范圍是正負15V，而DSP輸入范圍是(Γ3. 3V，要進行電平轉(zhuǎn)換后方可使用。驅(qū)動模塊，由于DSP產(chǎn)生的信號電壓比較低，所以要經(jīng)過驅(qū)動電路使信號增強，才可以控制IPM。DSP處理單元將信號處理單元傳送的數(shù)字信號進行矢量控制運算，然后利用DSP 芯片的事件管理器A中的六路PWM通道輸出方波信號，方波信號作為驅(qū)動控制信號或者觸發(fā)信號，這些觸發(fā)信號通過驅(qū)動觸發(fā)IPM智能功率模塊，控制IPM的導(dǎo)通和截止，從而控制電機穩(wěn)定運行。由于DSP芯片有32K的程序存儲空間，不需要擴展存儲空間，簡化了主板的設(shè)計。此外主板還包括故障保護電路，在系統(tǒng)上電或掉電情況下能保證系統(tǒng)安全可靠的工作。DSP處理單元還包括有時鐘電路、復(fù)位電路、JTAG接口和供電電源。復(fù)位電路對于實際的DSP系統(tǒng)，特別是產(chǎn)品化得DSP系統(tǒng)，可靠性是一個不容忽視的問題。由于DSP系統(tǒng)的時鐘頻率較高，在運行時極有可能發(fā)生干擾和被干擾現(xiàn)象，嚴重時系統(tǒng)可能會出現(xiàn)死機現(xiàn)象。為了克服這種情況，除了在軟件商做一些保護措施外，硬件上也必須做相應(yīng)的處理。最有效的辦法就是采用具有監(jiān)視功能的自動復(fù)位電路。其基本原理就是通過電路提供一個高低電平發(fā)生變化的信號，如果在規(guī)定的時間內(nèi)這個信號不發(fā)生變化，自動復(fù)位電路就認為系統(tǒng)運行不正常并重新對系統(tǒng)進行復(fù)位。時鐘電路給DSP芯片提供時鐘一般有兩種方法。一是利用DSP內(nèi)部所提供的晶振電路，在DSP芯片的Xl和X2/CLKIN之間連接一晶體可啟動內(nèi)部振蕩器，晶體應(yīng)為基本模式，且為并聯(lián)諧振。另一種方法是將外部的時鐘源直接輸入X2/CLKIN引腳，Xl懸空。采用封裝好的晶體振蕩器，這種方法使用方便，因此廣泛應(yīng)用，只要在引腳4上加電壓，引腳2接地，就可以在引腳3上得到所需的時鐘。供電電源為了降低芯片的功耗，DSP芯片采用低電壓方式，并且采用內(nèi)核電壓和 I/O電壓分開的方式。JTAG接口 設(shè)計一個DSP系統(tǒng)，一般必須考慮系統(tǒng)的軟件硬件調(diào)試，調(diào)試DSP系統(tǒng)一般離不開DSP仿真器。而仿真器通過仿真接口實現(xiàn)與DSP之間的數(shù)據(jù)交互。設(shè)計仿真接口比較簡單，只要根據(jù)DSP芯片所提供的接口類型按照相應(yīng)的接口標準即可。[0032] 上述實施例所述是用以具體說明本專利，文中雖通過特定的術(shù)語進行說明，但不能以此限定本專利的保護范圍，熟悉此技術(shù)領(lǐng)域的人士可在了解本專利的精神與原則后對其進行變更或修改而達到等效目的，而此等效變更和修改，皆應(yīng)涵蓋于權(quán)利要求范圍所界定范疇內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種永磁同步電機矢量控制器，其特征在于包括具有矢量控制算法功能的DSP處理單元，所述DSP處理單元信號輸入端連接有信號處理單元，DSP處理單元信號輸出端連接有驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊信號輸出端連接有IPM智能功率模塊，所述信號處理單元連接有傳感器；所述傳感器，用于檢測電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的模擬信號； 所述信號處理單元，用于將傳感器傳送的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 所述DSP處理單元，將信號處理單元傳送的數(shù)字信號進行矢量控制運算后輸出方波信號；所述IPM智能功率模塊，根據(jù)經(jīng)驅(qū)動模塊驅(qū)動后的方波信號控制其功率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁同步電機矢量控制器，其特征在于所述傳感器為霍爾傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁同步電機矢量控制器，其特征在于所述DSP處理單元包括時鐘電路、復(fù)位電路、JTAG接口和供電電源。
專利摘要本實用新型的一種永磁直流電機矢量控制器，包括具有矢量控制算法功能的DSP處理單元，DSP處理單元信號輸入端連接有信號處理單元，DSP處理單元信號輸出端連接有驅(qū)動模塊，驅(qū)動模塊信號輸出端連接有IPM智能功率模塊，信號處理單元連接有傳感器；本實用新型的有益效果是1.功率調(diào)節(jié)范圍寬，能夠達到500W-120KW；2.采用矢量控制技術(shù)，調(diào)節(jié)精度高，運轉(zhuǎn)平滑，噪音?。?.采用16位DSP控制內(nèi)核，控制精度高，具有多路模擬輸入端口，可根據(jù)用戶要求定制不同功能；4.采用模塊化設(shè)計思路，便于組裝、維修，工藝設(shè)計簡捷，便于大規(guī)模使用。
文檔編號H02P21/00GK202282759SQ201120397250
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者馬立法 申請人:泰安市科耐爾電子發(fā)展有限公司