一種基于mosfet的5kw級永磁同步電機驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種伺服電機驅(qū)動電路，具體涉及一種高集成、小型化、高可靠性、全數(shù)字化的大功率高壓隔離驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]常用的永磁同步伺服電機驅(qū)動電路，多采用分立元器件組裝而成，所用的電阻、電容、全橋驅(qū)動電路、MOSFET管等全采用塑封電路，溫度等級大多在-40°?+85°，傳統(tǒng)分立電力電子變換器功率器件間的互聯(lián)引線多，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、寄生電感大、體積大、可靠性差，等缺點，在使用環(huán)境惡劣，總體要求高的應(yīng)用場合，無法滿足用戶要求。
[0003]因此需要設(shè)計一種模塊化、集成化、效率高、體積更小、重量更更輕、更加可靠耐用的永磁同步伺服電機驅(qū)動電路。
[0004]功率電路模塊化，可克服傳統(tǒng)分立電力電子變換器功率器件間的互聯(lián)引線多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，寄生電感大等缺點，實現(xiàn)系統(tǒng)的高功率密度、高可靠性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路，該電路具有高功率密度、高集成度和高可靠性的優(yōu)點。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路，該電路包括EMI濾波電路、電源變換電路、驅(qū)動電路、控制電源變換電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、母線浪涌吸收電路、三相全橋電路、電源電路，電源電路的輸出端分別與EMI濾波電路、母線浪涌吸收電路的輸入端連通，EMI濾波電路的輸出端與電源變換電路的輸入端連通，電源變換電路的輸出端與驅(qū)動電路的電源輸入端連通，驅(qū)動電路的控制信號輸入端與DSP控制模塊的輸出端連通；驅(qū)動電路的輸出端與三相全橋電路的輸入端連通；三相全橋電路的輸出端與電流檢測電路的相電流輸入端連通，電流檢測電路的輸出端與控制永磁同步電機的輸入端連通，電流檢測電路的反饋端與DSP控制模塊的反饋端連通；母線浪涌吸收電路的輸出端與三相全橋電路的輸入端連通。
[0007]所述的電源電路的一路輸出信號經(jīng)過EMI濾波電路濾波，再經(jīng)過電源變換電路變換為隔離驅(qū)動電源，四路隔離驅(qū)動電源為驅(qū)動電路供電，功率電源經(jīng)過母線浪涌吸收電路基于MOSFET的三相全橋電路供電，DSP控制模塊將六路PWM信號經(jīng)過驅(qū)動電路放大，再經(jīng)過三相全橋電路逆變，三相全橋電路提供三相電流信號給永磁同步伺服電機，從而控制永磁同步電機動作。
[0008]所述的電源電路包括控制電源、功率電源、電容Cl、電容C2，電容Cl與控制電源的一端連通，控制電源的輸出端與EMI濾波電路的輸入端連通；電容C2與功率電源的一端連通，功率電源的輸出端與母線浪涌吸收電路的輸入端連通。
[0009]所述的功率電源與DSP控制模塊之間通過電壓檢測電路連通，所述的電源變換電路之間通過控制電源變換電路連通，所述的三相全橋電路與永磁同步伺服電機之間通過電流檢測電路連通，控制電源變換電路給電壓檢測電路和電流檢測電路提供電源；所述的電流檢測電路與DSP控制模塊連通。
[0010]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:本發(fā)明中的永磁同步伺服電機驅(qū)動電路的關(guān)鍵器件M0SFET、電流傳感器均采用裸芯片，電阻采用厚膜工藝，提高了模塊溫度等級，減小了體積適應(yīng)了大功率機電伺服系統(tǒng)小型化、高可靠性的發(fā)展需求。本模塊為全數(shù)字化功率模塊，電流檢測電路采用數(shù)字電流傳感器，直接輸出數(shù)字信號給DSP，節(jié)省了信號處理電路及AD采樣，無須處理電路，抗干擾能力強，精度高。位置信號由旋轉(zhuǎn)變壓器給出，使整個電路實現(xiàn)全數(shù)字化。電源電路增加了電容，提供峰值電流，減小了變壓器容量，從而減小了體積，為整個模塊小型化作了貢獻。高度集成:所有功率相關(guān)器件，控制及驅(qū)動電源、電流傳感器、吸收電容全部布在模塊內(nèi)部。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所提供的一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路的原理框圖；
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路，包括EMI濾波電路1、電源變換電路2、驅(qū)動電路3、5V控制電源變換電路4、電壓檢測電路5、電流檢測電路6、母線浪涌吸收電路7、三相全橋電路8、電源電路10。電源電路10包括控制電源10A、功率電源10B、電容Cl、電容C2，電容Cl與控制電源1A的一端連通，控制電源1A的輸出端與EMI濾波電路I的輸入端連通。EMI濾波電路I的輸出端與電源變換電路2的輸入端連通，電源變換電路2的一個輸出端與驅(qū)動電路3的電源輸入端連通，驅(qū)動電路3的控制信號輸入端與DSP控制模塊9的輸出端連通。驅(qū)動電路3的輸出端與三相全橋電路8的控制電輸入端連通。三相全橋電路8的輸出端與電流檢測電路6的相電流輸入端連通，電流檢測電路6的輸出端與控制永磁同步電機11的控制信號輸入端連通，電流檢測電路6的反饋端與DSP控制模塊9的電流反饋端連通。電容C2與功率電源1B的一端連通，功率電源1B的一個輸出端與母線浪涌吸收電路7的輸入端連通，母線浪涌吸收電路7的輸出端與三相全橋電路8的功率電輸入端連通。功率電源1B的另一個輸出端與電壓檢測電路5的一個輸入端連通。電源變換電路2的另一個輸出端與5V控制電源變換電路4的輸入端連通，5V控制電源變換電路4的一個輸出端與電壓檢測電路5的另一個輸入端連通，5V控制電源變換電路4的另一個輸出端與電流檢測電路6的電源電流端連通。
[0014]輸入控制電源1A經(jīng)過EMI濾波電路I濾波，再經(jīng)過電源變換電路2變換為四路隔離驅(qū)動電源，四路隔離驅(qū)動電源為驅(qū)動電路3供電，功率電源1B的一路信號經(jīng)過5V控制電源變換電路4為電壓檢測電路5及電流檢測電路6提供電源，輸入功率電源1B的另一路信號經(jīng)過母線浪涌吸收電路7為基于MOSFET的三相全橋電路8供電，而DSP控制模塊9將六路PWM信號經(jīng)過驅(qū)動電路3放大，再經(jīng)過三相全橋電路8逆變，三相全橋電路8提供UVW三相電流信號給永磁同步伺服電機11，從而控制永磁同步電機11按控制模塊指令動作。
[0015]電壓檢測電路5檢測功率電源1B的電壓信號，電流檢測電路6檢測三相全橋電路8輸出的三相電流信號，電壓檢測電路5和電流檢測電路6分別將檢測到的反饋電壓信號和反饋電流信號直接傳輸給DSP控制模塊9，DSP控制模塊的過流信號閾值可調(diào)，當(dāng)反饋電壓信號和反饋電流信號超過設(shè)定閾值后信號過流信號由O變I，可DSP控制模塊與驅(qū)動電路3斷開。電流檢測電路6采用IR公司的數(shù)字電流傳感器?？刂齐娫?A的峰值電流由儲能電容Cl提供，功率電源1B的峰值電流由儲能電容C2提供。
[0016]上面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明中未作詳細描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:該電路包括EMI濾波電路(I)、電源變換電路(2)、驅(qū)動電路(3)、控制電源變換電路(4)、電壓檢測電路(5)、電流檢測電路(6)、母線浪涌吸收電路(7)、三相全橋電路(8)、電源電路(10)，電源電路(10)的輸出端分別與EMI濾波電路(I)、母線浪涌吸收電路(7)的輸入端連通，EMI濾波電路(I)的輸出端與電源變換電路(2)的輸入端連通，電源變換電路(2)的輸出端與驅(qū)動電路(3)的電源輸入端連通，驅(qū)動電路(3)的控制信號輸入端與DSP控制模塊(9)的輸出端連通；驅(qū)動電路(3 )的輸出端與三相全橋電路(8 )的輸入端連通；三相全橋電路(8 )的輸出端與電流檢測電路(6)的相電流輸入端連通，電流檢測電路(6)的輸出端與控制永磁同步電機(11)的輸入端連通，電流檢測電路(6)的反饋端與DSP控制模塊(9)的反饋端連通；母線浪涌吸收電路(7)的輸出端與三相全橋電路(8)的輸入端連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:所述的電源電路(10)的一路輸出信號經(jīng)過EMI濾波電路(I)濾波，再經(jīng)過電源變換電路(2)變換為隔離驅(qū)動電源，四路隔離驅(qū)動電源為驅(qū)動電路(3)供電，功率電源(1B)經(jīng)過母線浪涌吸收電路(7為)基于MOSFET的三相全橋電路(8)供電，DSP控制模塊(9)將六路PWM信號經(jīng)過驅(qū)動電路(3 )放大，再經(jīng)過三相全橋電路(8 )逆變，三相全橋電路(8 )提供三相電流信號給永磁同步伺服電機(11 )，從而控制永磁同步電機(11)動作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:所述的電源電路(10)包括控制電源(10A)、功率電源(10B)、電容Cl、電容C2，電容Cl與控制電源(1A)的一端連通,控制電源(10A)的輸出端與EMI濾波電路(I)的輸入端連通；電容C2與功率電源(1B)的一端連通，功率電源(1B)的輸出端與母線浪涌吸收電路(7)的輸入端連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路，其特征在于:所述的功率電源(1B)與DSP控制模塊(9)之間通過電壓檢測電路(5)連通，所述的電源變換電路(2)之間通過控制電源變換電路(4)連通，所述的三相全橋電路(8)與永磁同步伺服電機(11)之間通過電流檢測電路(6)連通，控制電源變換電路(4)給電壓檢測電路(5 )和電流檢測電路(6 )提供電源；所述的電流檢測電路(6 )與DSP控制模塊(9 )連通。
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種伺服電機驅(qū)動電路，具體公開一種基于MOSFET的5KW級永磁同步電機驅(qū)動電路，電源電路輸出端分別與EMI濾波電路、母線浪涌吸收電路輸入端連通，EMI濾波電路輸出端與電源變換電路輸入端連通，電源變換電路輸出端與驅(qū)動電路電源輸入端連通，驅(qū)動電路的控制信號輸入端與DSP控制模塊輸出端連通；驅(qū)動電路輸出端與三相全橋電路輸入端連通；三相全橋電路輸出端與電流檢測電路輸入端連通，電流檢測電路輸出端與控制永磁同步電機輸入端連通，電流檢測電路的反饋端與DSP控制模塊的反饋端連通；母線浪涌吸收電路輸出端與三相全橋電路的輸入端連通。該電路具有高功率密度、高集成度和高可靠性的優(yōu)點。
【IPC分類】H02P6-08
【公開號】CN104579035
【申請?zhí)枴緾N201310521780
【發(fā)明人】賈淑絨, 于志遠, 鄭再平, 黃玉平, 陳俊杰, 郭喜彬
【申請人】北京精密機電控制設(shè)備研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月29日