專利名稱：一種高精度同步電機速度控制的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步電機控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高精度同步電機速度控制的方法
及裝置。
背景技術(shù)：
目前在同步電機控制裝置中，均采用SVPWM算法，通過IPM的通斷控制加載在三相電機上脈沖寬度實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的控制，考慮到保證DSP等控制部件的安全，均采用光電耦合的方式將強電(IPM)部分與弱電(DSP)部分進行物理隔離，電路原理如圖I所示，圖中，DSP控制器I經(jīng)過光耦2與IPM驅(qū)動模塊3連接，這保證了 DSP不會被IPM驅(qū)動端的浪涌電壓毀壞，但是由于光耦的延遲特性導致DSP輸出的脈沖寬度發(fā)生了改變，影響了同步電機 的速度精確性。另外在同步電機采用光電碼盤作為測速回饋5，通常光電碼盤有兩條信號線.A相超前于B相時電機正轉(zhuǎn)，否則代表電機反轉(zhuǎn)。如果在連接時，將兩條線接反，會導致電機無法正常工作甚至會飛車，使設備損壞。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種高精度同步電機速度控制的方法及裝置，能提高電機的控制精度和安全性。本發(fā)明的方法采用以下方案實現(xiàn)一種高精度同步電機速度控制的方法，其特征在于將一 DSP控制器與一 IPM驅(qū)動模塊直接電性連接，用以驅(qū)動一 PMSM電機；將一瞬態(tài)抑制二極管并接于DSP控制器和IPM驅(qū)動模塊之間；
所述DSP控制器設置有同步電機的控制算法，該控制算法通過設定值與轉(zhuǎn)速的回饋信號相減產(chǎn)生的偏差來控制電機的轉(zhuǎn)數(shù)；再通過兩個霍爾傳感器采樣所述PMSM電機的兩相電流并將其轉(zhuǎn)化成勵磁分量和力矩分量；在保證勵磁恒定的情況下通過閉環(huán)使所述PMSM電機定子電流中的力矩分量準確跟蹤經(jīng)過PI運算后的速度偏差值，最后在經(jīng)過SVPWM算法計算得出同步電機中每相的導通時間，再由DSP集成的比較單元輸出占空比可調(diào)的方波脈沖，驅(qū)動所述的IPM驅(qū)動模塊，通過電機的定子形成旋轉(zhuǎn)磁場使所述PMSM電機轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的裝置采用以下方案實現(xiàn)一種高精度同步電機速度控制裝置，包括DSP控制器和IPM驅(qū)動模塊，其特征在于所述DSP控制器與IPM驅(qū)動模塊連接，所述DSP控制器與IPM驅(qū)動模塊之間還并接有一瞬態(tài)抑制二極管，用以抑制浪涌電壓；所述的IPM驅(qū)動模塊驅(qū)動PMSM電機；所述的PMSM電機設置有光電測速電路，該光電測速電路將采集的信息回饋給所述的DSP控制器。在本發(fā)明一實施例中，所述的光電測速電路是采用光電碼盤獲取電機實際轉(zhuǎn)數(shù)，并采用光耦與所述DSP控制器連接，并在DSP的軟件中實現(xiàn)了如下功能無論測速線正接與反接均能夠保證電機的正常運行。本發(fā)明采用直接耦合方式驅(qū)動電力電子模塊，避免在光耦驅(qū)動時，由于光耦的延遲，導致驅(qū)動脈沖的脈寬發(fā)生變化，在低速運行時速度控制發(fā)生偏差，同時通過設置二極管，提高了同步電機的精度，又保證了 DSP的運行安全。


圖I是現(xiàn)有電機速度控制電路的原理示意圖。圖2是本發(fā)明同步電機速度控制裝置的電路原理示意圖。
具體實施例方式本實施例提供一種高精度同步電機速度控制的方法，其特征在于將一 DSP控制器與一 IPM驅(qū)動模塊直接電性連接，用以驅(qū)動一 PMSM電機；將一瞬態(tài)抑制二極管并接于DSP控制器和IPM驅(qū)動模塊之間；所述DSP控制器設置有同步電機的控制算法，該控制算法通過設定值與轉(zhuǎn)速的回饋信號相減產(chǎn)生的偏差來控制電機的轉(zhuǎn)數(shù)；再通過兩個霍爾傳感器采樣所述PMSM電機的兩相電流并將其轉(zhuǎn)化成勵磁分量和力矩分量；在保證勵磁恒定的情·況下通過閉環(huán)使所述PMSM電機定子電流中的力矩分量準確跟蹤經(jīng)過PI運算后的速度偏差值，最后在經(jīng)過SVPWM算法計算得出同步電機中每相的導通時間，再由DSP集成的比較單元輸出占空比可調(diào)的方波脈沖，驅(qū)動所述的IPM驅(qū)動模塊，通過電機的定子形成旋轉(zhuǎn)磁場使所述PMSM電機轉(zhuǎn)動。以往的同步電機在DSP與IPM間隔離仿止強電對控制端的影響，保證DSP的正常工作。但由于光耦的通斷具有延遲的特點，導致通過DSP計算出的脈沖寬度發(fā)生了改變從而使定子形成的圓形磁場受到影響，無法達到控制精度，特別是在低速時候的精度。為提高控制系統(tǒng)的精度，采用直接驅(qū)動，但是IPM強電的通斷會對DSP正常運行產(chǎn)生影響，必須要加以處理。由于IPM的開關(guān)頻率達到16KHz，常用的保護器件如壓敏電阻無法滿足要求。而目前出現(xiàn)的瞬態(tài)抑制二極管(Transient Voltage Suppressor)簡稱TVS,是一種二極形式的高效能保護器件它的反應速度要比壓敏電阻快一萬倍，能夠?qū)Ω鞣N及其短暫的浪涌，能夠抑制時間極短的浪涌電壓。當TVS 二極管的兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10的負12次方秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收高達數(shù)千瓦的浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預定值，有效地保護電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。通過并接瞬態(tài)抑制二極管(TVS)抑制過高電壓，保證了 DSP的正常運行。另外DSP的軟件還提供電機保護功能。主要是防止點擊過流過壓，此外，在軟件中，還提供轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)，首先判斷電機的轉(zhuǎn)向，再針對該轉(zhuǎn)向?qū)λ俣然仞佇盘栠M行處理，保證電機反饋線即使在接反的情況下也能得到正常的速度反饋值。IPM電路由DSP直接驅(qū)動，同時在采用自舉電路僅僅采用一個15V電源保證了 IPM可靠的通斷，實現(xiàn)了對電機的精確控制。請參見圖2，為了本發(fā)明根據(jù)上述方法提出了一種高精度同步電機速度控制裝置，包括DSP控制器和IPM驅(qū)動模塊，其特征在于所述DSP控制器I與IPM驅(qū)動模塊3連接，所述DSP控制器I與IPM驅(qū)動模塊3之間還并接有一瞬態(tài)抑制二極管6，用以抑制浪涌電壓；所述的IPM驅(qū)動模塊3驅(qū)動PMSM電機4 ;所述的PMSM電機4設置有光電測速電路，該光電測速電路將采集的信息通過回饋線7回饋給所述的DSP控制器。該光電測速電路是采用光電碼盤獲取電機實際轉(zhuǎn)數(shù)，并采用光耦與所述DSP控制器連接，并在DSP的軟件中實現(xiàn)了如下功能無論該測速線正接與反接均能夠保證電機的正常運行。
總的來說，本發(fā)明采用直接耦合方式驅(qū)動電力電子模塊，避免在光耦驅(qū)動時，由于光耦的延遲，導致驅(qū)動脈沖的脈寬發(fā)生變化，在低速運行時速度控制發(fā)生偏差，同時為解決IPM驅(qū)動端浪涌電壓可能損壞DSP的情況，在弱電(DSP) 與強電(IPM)處通過并聯(lián)瞬態(tài)抑制二極管抑制浪涌電壓，這樣既提高了同步電機的精度，又保證了 DSP的運行安全。另外，通過測速反饋，系統(tǒng)可以自動判斷電機的旋轉(zhuǎn)方向，避免系統(tǒng)因為速度閉環(huán)反饋線反接所導致的飛車，過流等故障，提高了系統(tǒng)的安全特性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種高精度同步電機速度控制的方法，其特征在于將一 DSP控制器與一 IPM驅(qū)動模塊直接電性連接，用以驅(qū)動一 PMSM電機；將一瞬態(tài)抑制二極管并接于DSP控制器和IPM驅(qū)動模塊之間； 所述DSP控制器設置有同步電機的控制算法，該控制算法通過設定值與轉(zhuǎn)速的回饋信號相減產(chǎn)生的偏差來控制電機的轉(zhuǎn)數(shù)；再通過兩個霍爾傳感器采樣所述PMSM電機的兩相電流并將其轉(zhuǎn)化成勵磁分量和力矩分量；在保證勵磁恒定的情況下通過閉環(huán)使所述PMSM電機定子電流中的力矩分量準確跟蹤經(jīng)過PI運算后的速度偏差值，最后在經(jīng)過SVPWM算法計算得出同步電機中每相的導通時間，再由DSP集成的比較單元輸出占空比可調(diào)的方波脈沖，驅(qū)動所述的IPM驅(qū)動模塊，通過電機的定子形成旋轉(zhuǎn)磁場使所述PMSM電機轉(zhuǎn)動。
2.一種高精度同步電機速度控制裝置，包括DSP控制器和IPM驅(qū)動模塊，其特征在于所述DSP控制器與IPM驅(qū)動模塊連接，所述DSP控制器與IPM驅(qū)動模塊之間還并接有一瞬態(tài)抑制二極管，用以抑制浪涌電壓；所述的IPM驅(qū)動模塊驅(qū)動PMSM電機；所述的PMSM電機設置有光電測速電路，該光電測速電路將采集的信息回饋給所述的DSP控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度同步電機速度控制裝置，其特征在于所述光電測速電路采用光電碼盤獲取電機實際轉(zhuǎn)數(shù)，并采用光耦與所述DSP控制器連接，并在DSP的軟件中實現(xiàn)了如下功能無論測速線正接與反接均能夠保證電機的正常運行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度同步電機速度控制裝置，包括DSP控制器和IPM驅(qū)動模塊，其特征在于所述DSP控制器與IPM驅(qū)動模塊連接，所述DSP控制器與IPM驅(qū)動模塊之間還并接有一瞬態(tài)抑制二極管，用以抑制浪涌電壓；所述的IPM驅(qū)動模塊驅(qū)動PMSM電機；所述的PMSM電機設置有光電測速電路，該光電測速電路將采集的信息回饋給所述的DSP控制器。本發(fā)明采用直接耦合方式驅(qū)動電力電子模塊，避免在光耦驅(qū)動時，由于光耦的延遲，導致驅(qū)動脈沖的脈寬發(fā)生變化，在低速運行時速度控制發(fā)生偏差，同時通過設置二極管，提高了同步電機的精度，又保證了DSP的運行安全。
文檔編號H02P6/06GK102801376SQ20121025722
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者陳康 申請人:福州大學