一種永磁同步電機調(diào)速裝置制造方法
【專利摘要】一種永磁同步電機調(diào)速裝置，括上位機、DSP芯片、驅(qū)動電路和逆變電路、用于采集永磁同步電機反饋量的信號檢測電路以及用于提供電能的電源模塊；DSP芯片的控制端與上位機相連接，DSP芯片的輸入端與信號檢測電路的輸出端相連接，DSP芯片的輸出端與驅(qū)動電路的輸入端相連，驅(qū)動電路的輸出端與逆變電路的輸入端相連接，逆變電路的輸出端與永磁同步電機的電源接口相連接。本實用新型裝置簡單，設(shè)計成本低，同時能夠極大地提升裝置的控制性能，使研究人員方便地對永磁同步電機脈寬調(diào)制方法進行研究。
【專利說明】—種永磁同步電機調(diào)速裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電機調(diào)速領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步電機調(diào)速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁電機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運行效率高、損耗小等特點。與感應(yīng)電機相比，無需無功勵磁電流，所以功率因素高。與直流電機相比，無換向器和電刷。并且隨著永磁材料的不斷提高，電力電子技術(shù)及控制理論、微處理器等微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，目前，永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)理論已經(jīng)比較成熟，大多數(shù)人主要是利用系統(tǒng)建模，使用仿真做一些相關(guān)的研究，真正可行的調(diào)速裝置的設(shè)計方案并不多，且過于復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于提供一種永磁同步電機調(diào)速裝置，該永磁同步電機調(diào)速裝置成本低，能夠使研究人員方便地對永磁同步電機脈寬調(diào)制方法進行研究。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:包括上位機、DSP芯片、驅(qū)動電路和逆變電路、用于采集永磁同步電機反饋量的信號檢測電路以及用于提供電能的電源模塊；DSP芯片的控制端與上位機相連接，DSP芯片的輸入端與信號檢測電路的輸出端相連接，DSP芯片的輸出端與驅(qū)動電路的輸入端相連，驅(qū)動電路的輸出端與逆變電路的輸入端相連接，逆變電路的輸出端與永磁同步電機的電源接口相連接。
[0005]所述的DSP芯片為TMS320F2812芯片。
[0006]所述的信號檢測電路包括用于檢測永磁同步電機轉(zhuǎn)速和位置的轉(zhuǎn)速位置檢測電路、用于檢測永磁同步電機定子相電流的第一、二相電流檢測電路以及用于檢測逆變電路的電源接口處母線電壓的母線電壓檢測電路。
[0007]所述的驅(qū)動電路采用集成型驅(qū)動芯片6ED003L06F。
[0008]所述的電源模塊包括直流電源和電源電路，直流電源的輸出端分別與逆變電路的電源接口和電源電路的輸入端相連接，電源電路的輸出端分別與驅(qū)動電路的電源接口、DSP芯片的電源接口相連接，直流電源的輸出端與電源電路的輸入端之間并聯(lián)有電容器。
[0009]所述的上位機與DSP芯片采用RS232串口通信電路相連接，DSP芯片的下載口JTAG通過仿真器與上位機相連接。
[0010]所述的RS232串口通信電路連接在DSP芯片的串行通信接口上。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于:
[0012]本實用新型以DSP芯片為控制核心，并為其配備了驅(qū)動電路、逆變電路以及信號檢測電路。信號檢測電路采集永磁同步電機的反饋量輸送到DSP芯片中，DSP芯片通過矢量控制輸出SVPWM信號，用以驅(qū)動系統(tǒng)保護電路輸出三相對稱正弦電壓，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，最終實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的控制。由于DSP芯片能夠提高永磁同步電機的控制精度及控制性能，因此，本實用新型裝置簡單，且設(shè)計成本，同時能夠極大地提升裝置的控制性能，使研究人員方便地對永磁同步電機脈寬調(diào)制方法進行研究。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]其中，I—上位機，2—DSP芯片，3—轉(zhuǎn)速位置檢測電路，4一永磁同步電機，5—第一相電流檢測電路，6一第二相電流檢測電流，7一母線電壓檢測電路，8一驅(qū)動電路，9一逆變電路，10—直流電路，11 一電源電路，12一電容器，13一RS232串口通/[目電路，14一仿真器。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型進行進一步的詳細說明。
[0016]參見圖1，本實用新型包括上位機1、DSP芯片2、驅(qū)動電路8、逆變電路9、用于采集永磁同步電機反饋量的信號檢測電路以及用于提供電能的電源模塊；所述的DSP芯片I為TI公司的高性能數(shù)字信號處理芯片TMS320F2812芯片，DSP芯片2上設(shè)置有下載口 JTAG以及串行通信接口，RS232串口通信電路13連接在DSP芯片2的串行通信接口上，DSP芯片2的下載口 JTAG通過仿真器14與上位機I相連接。DSP芯片2的輸入端與信號檢測電路的輸出端相連接，驅(qū)動電路8的輸出端與逆變電路9的輸入端相連接，逆變電路9的輸出端與永磁同步電機4的電源接口相連接。本實用新型的DSP芯片2為TI公司的TMS320F2812芯片，該芯片采用空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)來配置永磁同步電機三相逆變器的開關(guān)觸發(fā)順序及脈寬大小，同時研究逆變電路的設(shè)計，以達到為電機提供三相對稱電壓的目的。由于數(shù)字信號處理芯片TMS320F2812具有較高的運算速度和運算精度，具備邏輯控制和豐富的外設(shè)單元，簡化了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，降低了設(shè)計成本，并且極大地提升了系統(tǒng)的控制性能。有了這套裝置，永磁同步電機脈寬調(diào)制方法的研究變得方便易行。
[0017]具體的，信號檢測電路包括用于檢測永磁同步電機轉(zhuǎn)速和位置的轉(zhuǎn)速位置檢測電路3、用于檢測永磁同步電機定子相電流的第一、二相電流檢測電路5，6以及用于檢測逆變電路9的電源接口處母線電壓的母線電壓檢測電路7。
[0018]驅(qū)動電路采用集成型驅(qū)動芯片6ED003L06F。相對于傳統(tǒng)的分立型驅(qū)動器，集成型驅(qū)動器可使系統(tǒng)性能更加穩(wěn)定、可靠，極大地簡化和加快了設(shè)計流程。
[0019]電源模塊包括直流電源10和電源電路11，直流電源10的輸出端分別與逆變電路9的電源接口和電源電路11的輸入端相連接，電源電路11的輸出端分別與驅(qū)動電路8的電源接口、DSP芯片2的電源接口相連接，直流電源10的輸出端與電源電路11的輸入端之間還并聯(lián)有電容器12。
[0020]本實用新型的基本思想是利用信號檢測電路采集永磁同步電機的反饋量，包括定子相電流、母線電壓、轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，以此為依據(jù)通過矢量控制輸出SVPWM信號，用以驅(qū)動逆變電路，進而控制逆變電路的輸出三相對稱正弦電壓，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，最終實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的控制。
[0021]本實用新型的電源電路主要是利用輸入的直流電源信號產(chǎn)生為驅(qū)動電路8供電的電壓+15V、信號檢測電路供電電壓+5V、TMS320F2812芯片所需要的電源信號+3.3V和+1.8V。信號檢測電路檢測到永磁同步電機的定子相電流、母線電壓、轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速并輸入到TMS320F2812芯片，TMS320F2812芯片利用永磁同步電機的定子相相電流、母線電壓、轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速的信息產(chǎn)生6路PWM，6路PWM信號經(jīng)過驅(qū)動電路8進行功率放大，然后驅(qū)動逆變電路9中的6個功率MOSFET，將直流母線電壓“逆變”成頻率和幅值都可調(diào)的三相交流電壓，用以驅(qū)動永磁同步電機，這樣就實現(xiàn)了本實用新型的電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)雙閉環(huán)控制。
[0022]本實用新型屬于低功率的永磁同步電機的調(diào)速裝置，成本較低，學(xué)習(xí)和研究人員，可以以這套裝置為平臺，很方便地學(xué)習(xí)永磁同步電機脈寬調(diào)制方法的研究，而不再只是停留在建模與仿真的研究。
[0023]本實用新型采用的電子元器件均為已知產(chǎn)品，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案即可知電子元器件的具體連接方式。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁同步電機調(diào)速裝置，其特征在于:包括上位機(I)、DSP芯片(2)、驅(qū)動電路(8)和逆變電路(9)、用于采集永磁同步電機(4)反饋量的信號檢測電路以及用于提供電能的電源模塊；DSP芯片(2)的控制端與上位機(I)相連接，DSP芯片(2)的輸入端與信號檢測電路的輸出端相連接，DSP芯片(2)的輸出端與驅(qū)動電路(8)的輸入端相連，驅(qū)動電路(8)的輸出端與逆變電路(9)的輸入端相連接，逆變電路(9)的輸出端與永磁同步電機(4)的電源接口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述的DSP芯片(2)為TMS320F2812 芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述的信號檢測電路包括用于檢測永磁同步電機轉(zhuǎn)速和位置的轉(zhuǎn)速位置檢測電路 (3)、用于檢測永磁同步電機定子相電流的第一、二相電流檢測電路(5，6)以及用于檢測逆變電路(9 )的電源接口處母線電壓的母線電壓檢測電路(7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動電路(8)采用集成型驅(qū)動芯片6ED003L06F。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述的電源模塊包括直流電源(10 )和電源電路(11)，直流電源(10 )的輸出端分別與逆變電路(9 )的電源接口和電源電路(11)的輸入端相連接，電源電路(11)的輸出端分別與驅(qū)動電路(8)的電源接口、DSP芯片(2 )的電源接口相連接，直流電源(10 )的輸出端與電源電路(11)的輸入端之間并聯(lián)有電容器(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述的DSP芯片(2)上設(shè)置有下載口 JTAG，上位機(I)與DSP芯片(2)采用 RS232串口通信電路(13)相連接，DSP芯片(2)的下載口 JTAG通過仿真器(14)與上位機(I)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁同步電機調(diào)速裝置，其特征在于:所述的DSP芯片(2)上設(shè)置有串行通信接口，RS232串口通信電路(13)連接在 DSP芯片(2)的串行通信接口上。
【文檔編號】H02P21/00GK203800852SQ201420175853
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】林海, 李曉輝, 周海森, 閆茂德 申請人:長安大學(xué)