一種新型異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種新型異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型的目的是解決現(xiàn)有全數(shù)字化PWM波形生成不精確的問題。本實用新型包括主電路、異步電機(jī)、電機(jī)運(yùn)動控制芯片、高通濾波器、三角波發(fā)生芯片、比較器、驅(qū)動電路、電流傳感器和光電編碼器，與比較器上電性連接有高通濾波器和三角波發(fā)生芯片，比較器通過驅(qū)動電路與所述主電路電性連接，高通濾波器連接在電機(jī)運(yùn)動控制芯片上，電機(jī)運(yùn)動控制芯片還連接有電流傳感器和光電編碼器，電流傳感器和光電編碼器與異步電機(jī)建立電性連接。本實用新型沒有常規(guī)生成PWM驅(qū)動信號的復(fù)雜軟件步驟運(yùn)算，提高了生成的PWM波形的精度，提高了異步電動機(jī)的控制性能。
【專利說明】
一種新型異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種新型異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)，屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)矢量控制利用了坐標(biāo)變換方式并進(jìn)行相應(yīng)的計算，對轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流進(jìn)行解耦控制，得到與直流調(diào)速性能相媲美的交流調(diào)速性能。目前，數(shù)字化矢量控制已成為了交流傳動系統(tǒng)領(lǐng)域的主要控制方法，其中矢量控制技術(shù)和SVPWM(空間矢量脈寬調(diào)制)矢量控制技術(shù)能很好地控制電機(jī)，面積等效原理是由調(diào)制波與載波的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷來獲得幅值相等，寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列來控制異步電機(jī)。SPWM(脈寬調(diào)制)對稱規(guī)則采樣法按照軟件編程計算載波與調(diào)制波交點(diǎn)，將其存入內(nèi)存，再通過查表及必要的計算產(chǎn)生PWM波。這種方法受內(nèi)存影響較大，不能保證PWM波的精度，尤其當(dāng)載波頻率較低時，生成的PWM波的精確度更低。
[0003]SVPWM的理論基礎(chǔ)是平均值等效原理，即在一個在載波周期內(nèi)通過對基本電壓空間矢量的合成，使其平均值與給定電壓空間矢量相等。包括以下步驟:1.判斷參考電壓所處的扇區(qū)；2.各扇區(qū)內(nèi)電壓矢量的作用時間的計算;3.逆變器開關(guān)狀態(tài)切換點(diǎn)的計算。SVPWM算法由于涉及到坐標(biāo)變換、扇區(qū)判斷、三角函數(shù)計算等步驟而使計算量很大，不利于高精度實時控制。而且復(fù)雜的控制算法會降低它的執(zhí)行效率，增加其所占的內(nèi)存空間，進(jìn)一步降低PWM波形計算精度，降低異步電動機(jī)的控制性能。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是為解決上述技術(shù)問題，進(jìn)而提供一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)。
[0005]—種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)包括主電路、異步電機(jī)、電機(jī)運(yùn)動控制芯片、高通濾波器、三角波發(fā)生芯片、比較器、驅(qū)動電路、電流傳感器和光電編碼器，所述的比較器上電性連接有高通濾波器和三角波發(fā)生芯片，比較器通過驅(qū)動電路與所述主電路電性連接，所述高通濾波器連接在電機(jī)運(yùn)動控制芯片上，電機(jī)運(yùn)動控制芯片還連接有電流傳感器和光電編碼器，電流傳感器和光電編碼器與異步電機(jī)建立電性連接。
[0006]優(yōu)選的:所述主電路包括工頻交流電源，整流模塊和逆變模塊，所述交流電源與整流模塊、逆變模塊依次電性連接。
[0007]優(yōu)選的:所述的電流傳感器采用霍爾電流傳感器。
[0008]優(yōu)選的:所述三角波發(fā)生芯片發(fā)出三角波作為載波信號，其頻率可調(diào)，幅值固定。
[0009]優(yōu)選的:所述電機(jī)運(yùn)動控制芯片經(jīng)計算得到控制逆變模塊輸出電壓的正弦波實時值由高通濾波器轉(zhuǎn)換為交流正弦波調(diào)制信號。
[0010]本實用新型的有益效果為:本實用新型一種采用模數(shù)綜合的控制系統(tǒng)來控制異步電動機(jī)，利用模擬電路和數(shù)字化電路的優(yōu)點(diǎn)，簡化數(shù)字化控制的計算載波與調(diào)制波交點(diǎn)產(chǎn)生功率器件PWM驅(qū)動信號的不精確算法，與SPffM控制算法相比，不需要軟件計算大量的載波與調(diào)制波交點(diǎn)，大大減少了軟件計算所需的內(nèi)存空間，保證了生成的PWM波形的精度。與SVPffM算法相比，沒有復(fù)雜的軟件步驟運(yùn)算，提高了生成的PffM波形的精度。從而解決現(xiàn)有全數(shù)字化PffM波形生成不精確的問題，提高了異步電動機(jī)的控制性能。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)矢量控制原理圖；
[0013]圖3為一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)模數(shù)綜合控制原理框圖；
[0014]圖中1-主電路，2-異步電機(jī)，3-電機(jī)運(yùn)動控制芯片，4-高通濾波器，5-三角波發(fā)生芯片，6-比較器，7-驅(qū)動電路，8-電流傳感器，9-光電編碼器，I O-工頻交流電源，11-整流模塊，12-逆變模塊。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)包括主電路1、異步電機(jī)2、電機(jī)運(yùn)動控制芯片3、高通濾波器4、三角波發(fā)生芯片5、比較器6、驅(qū)動電路7、電流傳感器8和光電編碼器9，所述的比較器6上電性連接有高通濾波器4和三角波發(fā)生芯片5，比較器6通過驅(qū)動電路7與所述主電路I電性連接，所述高通濾波器4連接在電機(jī)運(yùn)動控制芯片3上，電機(jī)運(yùn)動控制芯片3還連接有電流傳感器8和光電編碼器9，電流傳感器8和光電編碼器9與異步電機(jī)2建立電性連接;所述主電路包括工頻交流電源10，整流模塊11，逆變模塊12，工頻交流電源10經(jīng)整流模塊11和逆變模塊12給異步電動機(jī)2供電；電流傳感器8采用霍爾電流傳感器所述三角波發(fā)生芯片5發(fā)出三角波作為載波信號，其頻率可調(diào)，幅值固定;所述電機(jī)運(yùn)動控制芯片3經(jīng)計算得到控制逆變模塊12輸出電壓的正弦波實時值由高通濾波器4轉(zhuǎn)換為交流正弦波調(diào)制信號。
[0016]本實用新型以電機(jī)運(yùn)動控制芯片3為核心的控制器，包括坐標(biāo)變換模塊，轉(zhuǎn)子磁鏈計算模塊，PI調(diào)節(jié)模塊;異步電機(jī)2的電流信號經(jīng)電流傳感器8，轉(zhuǎn)速信號經(jīng)光電編碼器9傳到電機(jī)運(yùn)動控制芯片3，電機(jī)運(yùn)動控制芯片3對輸入電流信號進(jìn)行坐標(biāo)變換，再和轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行計算處理，輸出正弦波作為調(diào)制信號;模擬電路產(chǎn)生三角波信號作為載波信號，與調(diào)制信號通過比較器6比較產(chǎn)生功率器件的驅(qū)動信號來控制異步電動機(jī)2。與SPWM控制算法相比，不需要軟件計算大量的載波與調(diào)制波交點(diǎn)，大大減少了軟件計算所需的內(nèi)存空間，保證了生成的Pmi波形的精度。與SVPmi算法相比，沒有復(fù)雜的軟件步驟運(yùn)算，提高了生成的pwm波形的精度。
[0017]調(diào)制波由電機(jī)運(yùn)動控制芯片D/A發(fā)出經(jīng)高通濾波器4轉(zhuǎn)換為交流正弦波信號，載波由三角波發(fā)生芯片5生成，兩者通過構(gòu)成模數(shù)比較產(chǎn)生功率器件的驅(qū)動信號的功率控制方式來控制異步電動機(jī)，克服現(xiàn)有全數(shù)字化PWM波形生成不精確的問題，以提高異步電動機(jī)的控制性能，使異步電機(jī)更可靠，穩(wěn)定運(yùn)行。
[0018]理想情況下，逆變器同一橋臂的上下兩個功率開關(guān)器件總是互補(bǔ)導(dǎo)通和關(guān)斷的。但因器件的導(dǎo)通和關(guān)斷都需要一定的時間，且一般是關(guān)斷時間比導(dǎo)通時間長。因此，在上下橋臂的導(dǎo)通和關(guān)斷中間加入了一段死區(qū)延時，以防止直流側(cè)短路。本實用新型根據(jù)功率器件的特點(diǎn)由硬件電路設(shè)置死區(qū)時間，避免同一橋臂的上下器件直通現(xiàn)象，即在換相時作用以防止上下橋臂的直通。
【主權(quán)項】
1.一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)，包括主電路(I)、異步電機(jī)(2)、電機(jī)運(yùn)動控制芯片(3)、高通濾波器(4)、三角波發(fā)生芯片(5)、比較器(6)、驅(qū)動電路(7)、電流傳感器(8)和光電編碼器(9)，其特征在于:所述的比較器(6)上電性連接有高通濾波器(4)和三角波發(fā)生芯片(5)，比較器(6)通過驅(qū)動電路(7)與所述主電路(I)電性連接，所述高通濾波器(4)連接在電機(jī)運(yùn)動控制芯片(3)上，電機(jī)運(yùn)動控制芯片(3)還連接有電流傳感器(8)和光電編碼器(9)，電流傳感器(8)和光電編碼器(9)與異步電機(jī)(2)建立電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主電路(I)包括工頻交流電源(1)，整流模塊(II)和逆變模塊(12 )，所述交流電源(I O)與整流模塊(II)、逆變模塊(12)依次電性連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電流傳感器(8)采用霍爾電流傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)，其特征在于:所述三角波發(fā)生芯片(5)發(fā)出三角波作為載波信號，其頻率可調(diào)，幅值固定。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種異步電機(jī)模數(shù)綜合控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)運(yùn)動控制芯片(3)經(jīng)計算得到控制逆變模塊(12)輸出電壓的正弦波實時值由高通濾波器(4)轉(zhuǎn)換為交流正弦波調(diào)制信號。
【文檔編號】H02P21/22GK205509914SQ201620340877
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】康爾良, 孫強(qiáng)
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)