一種三相永磁同步電機驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種三相永磁同步電機驅(qū)動電路，包括實現(xiàn)位置環(huán)和速度環(huán)的控制算法的數(shù)字電路和實現(xiàn)電流閉環(huán)及PWM信號產(chǎn)生的模擬電路；數(shù)字電路包括FPGA、DSP、DAC；模擬電路包括2/3變換電路、電流環(huán)調(diào)節(jié)電路、三角波發(fā)生器、比較器、電流檢測電路以及三相橋驅(qū)動電路；所述FPGA、DSP、DAC依次連接；2/3變換電路與DAC連接，電流環(huán)調(diào)節(jié)電路與2/3變換電路連接，電流環(huán)調(diào)節(jié)電路分別連接比較器、電流檢測電路；三相橋驅(qū)動電路設(shè)置在比較器和電流檢測電路之間；三角波發(fā)生器與比較器連接。本實用新型一種三相永磁同步電機驅(qū)動電路，驅(qū)動電路實現(xiàn)位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)三閉環(huán)三相永磁同步電機控制。
【專利說明】—種三相永磁同步電機驅(qū)動電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種三相永磁同步電機的驅(qū)動電路，具體涉及一種三相永磁同步電機矢量控制的硬件實現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]三相永磁同步電機控制方法主要有三種:簡單正弦波控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。簡單正弦波控制無法滿足高精度的控制要求。直接轉(zhuǎn)矩控制在低速性能、調(diào)速范圍、啟動性能等方面均不如矢量控制表現(xiàn)優(yōu)異。因此目前應(yīng)用較多的是矢量控制，傳統(tǒng)方法需對采集到的電流量進行A/D轉(zhuǎn)換，然后由數(shù)字電路完成采集、坐標變換、電流環(huán)控制、輸出坐標變換等工作，最終輸出三相控制量。數(shù)字電路需要完成的算法較多，不利于復(fù)雜控制算法的實現(xiàn)。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問題，本實用新型提出一種三相永磁同步電機驅(qū)動電路，驅(qū)動電路實現(xiàn)位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)三閉環(huán)三相永磁同步電機控制。
[0004]本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種三相永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:驅(qū)動電路包括實現(xiàn)位置環(huán)和速度環(huán)的控制算法的數(shù)字電路和實現(xiàn)電流閉環(huán)及PWM信號產(chǎn)生的模擬電路；數(shù)字電路包括FPGA、DSP、DAC ;模擬電路包括2/3變換電路、電流環(huán)調(diào)節(jié)電路、三角波發(fā)生器、比較器、電流檢測電路以及三相橋驅(qū)動電路；所述FPGA、DSP、DAC依次連接；2/3變換電路與DAC連接，電流環(huán)調(diào)節(jié)電路與2/3變換電路連接，電流環(huán)調(diào)節(jié)電路分別連接比較器、電流檢測電路；三相橋驅(qū)動電路設(shè)置在比較器和電流檢測電路之間；三角波發(fā)生器與比較器連接。
[0005]上述比較器是三個，每個比較器分別與電流環(huán)調(diào)節(jié)電路、三角波發(fā)生器、三相橋驅(qū)動電路連接。
[0006]上述電路還包括電機以及與電動機連接的位置檢測裝置，位置檢測裝置與FPGA連接；電機與電流檢測電路連接。
[0007]上述位置檢測裝置是光電編碼器，光電編碼器與電機的轉(zhuǎn)子連接。
[0008]本實用新型具有以下優(yōu)點:1)利于實現(xiàn)高精度的永磁同步電機控制，并易于工程實現(xiàn)；2)減小DSP的任務(wù)量，集中完成控制算法的實現(xiàn)；3)模擬電流環(huán)實現(xiàn)優(yōu)良的頻域特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0010]參見圖1，本實用新型整個驅(qū)動電路分為數(shù)字電路和模擬電路兩部分。數(shù)字電路實現(xiàn)位置環(huán)和速度環(huán)的控制算法，模擬電路實現(xiàn)電流閉環(huán)及PWM信號產(chǎn)生。每個閉環(huán)均有控制量、反饋量輸入和輸出量構(gòu)成。
[0011]數(shù)字電路主要由FPGA、DSP、DAC構(gòu)成。FPGA負責(zé)采集轉(zhuǎn)子位置信息，并計算電機轉(zhuǎn)子速度，然后將轉(zhuǎn)子位置和速度信息交給DSP，作為位置環(huán)和速度環(huán)的反饋量。DSP完成以下工作:與上位機通信、位置環(huán)控制算法實現(xiàn)、速度環(huán)控制算法實現(xiàn)、輸出量坐標變換。
[0012]按照上位機的指令，利用從FPGA得到反饋量，實現(xiàn)位置環(huán)和速度環(huán)的控制算法。速度環(huán)的輸出量為電流環(huán)的控制量，DSP在輸出之前要對該控制量進行坐標變換。坐標變換是指從兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換到三相靜止坐標系。轉(zhuǎn)換后為三相電流控制量，取其中兩相通過DAC輸出。DAC負責(zé)將DSP輸出的兩相電流環(huán)控制量變換為模擬量輸出。
[0013]模擬電路包括2/3變換電路1、電流環(huán)調(diào)節(jié)電路2、三角波發(fā)生器3、比較器4、電流檢測電路5、三相橋驅(qū)動電路6。根據(jù)永磁同步電機A、B、C三相電流滿足IA+IB+Ic=0的關(guān)系，2/3變換電路I將兩相電流環(huán)控制量轉(zhuǎn)換為三相電流環(huán)控制量。電流檢測電路5檢測永磁同步電機三相電流，作為電流環(huán)的反饋量輸入。電流環(huán)調(diào)節(jié)電路2完成電流環(huán)的控制，輸出三相轉(zhuǎn)子控制量。該控制量是正弦波模擬電流。三角波發(fā)生器3產(chǎn)生一定頻率三角波。電流環(huán)調(diào)節(jié)電路2采用運算放大器實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能；比較器4輸入為正弦波和三角波，輸出PWM電平信號，該功能可通過選型相應(yīng)集成芯片產(chǎn)品實現(xiàn)；三相橋驅(qū)動通過選型集成芯片實現(xiàn)；電流檢測電路5由電流采樣電阻實現(xiàn)；2/3變換電路I將兩相電流環(huán)控制量轉(zhuǎn)換為三相電流環(huán)控制量，根據(jù)IA+IB+IC=0的關(guān)系，利用運算放大器實現(xiàn)加法電路和反向電路完成功能。
[0014]比較器4將電流環(huán)調(diào)節(jié)電路2輸出的正弦波模擬控制量與三角波比較得到PWM控制信號，該信號驅(qū)動三相橋驅(qū)動電路，完成永磁同步電機驅(qū)動。
[0015]完成三相永磁同步電機的控制需要實時檢測轉(zhuǎn)子的位置，因此需要位置檢測裝置6完成該任務(wù)。使用光電編碼器作為位置檢測裝置6與電機轉(zhuǎn)子連接，輸出轉(zhuǎn)子位置，F(xiàn)PGA負責(zé)采集該位置信息。
【權(quán)利要求】
1.一種三相永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:驅(qū)動電路包括實現(xiàn)位置環(huán)和速度環(huán)的控制算法的數(shù)字電路和實現(xiàn)電流閉環(huán)及PWM信號產(chǎn)生的模擬電路；數(shù)字電路包括FPGA、DSP、DAC ;模擬電路包括2/3變換電路、電流環(huán)調(diào)節(jié)電路、三角波發(fā)生器、比較器、電流檢測電路以及三相橋驅(qū)動電路；所述FPGA、DSP、DAC依次連接；2/3變換電路與DAC連接，電流環(huán)調(diào)節(jié)電路與2/3變換電路連接，電流環(huán)調(diào)節(jié)電路分別連接比較器、電流檢測電路；三相橋驅(qū)動電路設(shè)置在比較器和電流檢測電路之間；三角波發(fā)生器與比較器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:所述比較器是三個，每個比較器分別與電流環(huán)調(diào)節(jié)電路、三角波發(fā)生器、三相橋驅(qū)動電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:所述電路還包括電機以及與電動機連接的位置檢測裝置，位置檢測裝置與FPGA連接；電機與電流檢測電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:所述位置檢測裝置是光電編碼器，光電編碼器與電機的轉(zhuǎn)子連接。
【文檔編號】H02P21/00GK203691315SQ201320849286
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】王海濤, 郭云增, 郭敏, 劉鋒 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所