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一種永磁同步電機退繞控制器的制作方法

文檔序號:19087425發布日期:2019-11-08 23:34
一種永磁同步電機退繞控制器的制作方法

本實用新型涉及一種永磁同步電機退繞控制器,屬于電機技術領域。



背景技術:

本實用新型針對的是小張力退繞機構中紗筒電機的退繞控制器,用于調控紗線張力大小。小張力退繞機構利用電機轉矩提供退繞張力,電機持續工作在倒拉狀態。在退繞過程中,紗筒直徑會逐漸變小,所需紗筒電機輸出力矩也有所改變,因此本新型實用也是一種永磁同步電機力矩控制器。

在小張力退繞機構中紗筒電機多選用三相異步力矩電機,但三相異步力矩電機能量利用率較低,編織機紗線頭份數量多,造成了極大的能量損失。為了克服其效率低、損耗過大、不能實時監控等缺點,根據實際市場及企業發展需求,研發出保證編織機紗線張力恒定的永磁同步電機退繞控制器。



技術實現要素:

本實用新型的目的在于克服現有技術中的不足,提供一種永磁同步電機退繞控制器。

一種永磁同步電機退繞控制器,包括電源模塊、驅動模塊、轉速檢測模塊、微處理器和電流電壓采樣模塊,所述電源模塊的輸出端分別與驅動模塊的輸入端和微處理器的輸入端連接,所述驅動模塊的輸出端連接有電機,所述的驅動模塊以DRV8313驅動芯片為核心,根據微處理器發出的SVPWM信號將48V直流電源逆變為驅動電機三相正弦交流電,經逆變的三相交流電接入電機。所述電機的輸出端與轉速檢測模塊連接,所述轉速檢測模塊的輸出端與微處理器連接,所述的轉速檢測電路通過角度傳感器得到正交編碼信號,微處理器通過EQEP模塊處理信號,獲得電機轉速、轉向及位置信息。所述電流電壓采樣模塊的三相輸入端分別與所述驅動模塊的三相輸出端連接,所述電流電壓采樣模塊的輸出端與微處理器連接,用于測量電機三相電流及直流母線電壓,分別選用AD8418電流檢測放大器和帶1.65V偏置的運算放大器來實現。

優選的,電源模塊包括直流電源、放過流電路和降壓電路,所述直流電源輸出端分別與放過流電路和降壓電路連接,退繞控制器采用直流48V供電,穩壓電路為控制器提供穩定的48 V直流電源,直流電源輸出端直接與驅動模塊和降壓電路輸入端相連;降壓電路將DC48V轉換成DC5V和DC3.3V,為各芯片及子模塊提供穩定的直流電源。所述放過流電路連接有直流母線電壓限制電路,所述直流母線電壓限制電路與驅動模塊輸入端連接。

優選的,所述降壓電路輸出端與微處理器輸入端連接,所述直流母線電壓限制電路的輸入端與微處理器連接。

優選的,所述直流母線電壓限制電路包括制動電阻R51、防反接二極管D8、功率MOS管Q2、抗靜電電阻R53和防過流電阻R52,所述功率MOS管Q2控制母線電壓過高時的導通,使母線電壓回降,所述功率MOS管Q2的控制端與微處理器相連,使微處理器控制直流母線電壓限制電路的通斷,抗靜電電阻R53一端與功率MOS管Q2的控制端相連,另一端接地;所述制動電阻R51與防反接二極管D8并聯,兩端分別與電源模塊48V輸出端和功率MOS管相連。

優選的,所述微處理器與驅動模塊之間設有開關表選擇。

優選的,所述轉速檢測模塊為角度傳感器。

優選的,還包括輔助模塊電路,所述輔助模塊電路包括報警模塊和串口通訊電路,所述報警模塊與微處理器連接,所述串口通訊電路與微處理器和監控平臺連接,所述串口通訊電路用于微處理器與監控平臺的通信,所述串口通訊電路選用RS485。

優選的,所述的微處理器選用DSP微處理芯片TMS320F28035。

與現有技術相比,本實用新型所達到的有益效果:

1.準確性和穩定性好;本實用新型以微處理器為核心,配置有電壓電流采樣、直流母線電壓限制電路、驅動模塊、轉速檢測模塊、監控系模塊,不僅可以實時監控工作在再生制動狀態的永磁同步電機的輸出力矩,而且微處理器通過輸出SVPWM信號控制驅動器輸出三相電壓,使永磁同步電機工作時實際三相電壓接近或等于理論值,從而控制永磁同步電機輸出力矩的準確性和穩定性。

2.反應速度快;本控制器具有使電機運行在第二象限的功能,利用電機反電動勢及q軸電流iq產生制動力矩,制動力矩大,反應時間短,提高了反應速度。

3.安全性能高,可靠性好;本實用新型具有防過流保護電路以及直流母線電壓限制電路,直流母線電壓限制電路同時也作為保護電路,當母線電壓過高時,通過制動電阻進行放電,直流母線電壓回落到工作電壓。

4. 在傳統的DTC-SVM控制算法的基礎上將超扭曲算法運用于轉矩調節器和磁鏈調節器,可以有效減小磁鏈和轉矩的脈動,還對系統參數變化具有較強的魯棒性能。

附圖說明

圖1為本實用新型的示意圖;

圖2為本實用新型的控制結構框圖;

圖3為本實用新型的直流母線電壓限制電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案,而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

需要說明的是,在本實用新型的描述中,術語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖中所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本實用新型而不是要求本實用新型必須以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本實用新型的限制。本實用新型描述中使用的術語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附圖中的方向,術語“內”、“外”分別指的是朝向或遠離特定部件幾何中心的方向。

如圖1-圖3所示公開了一種永磁同步電機退繞控制器,包括電源模塊、驅動模塊、轉速檢測模塊、微處理器和電流電壓采樣模塊,所述電源模塊的輸出端分別與驅動模塊的輸入端和微處理器的輸入端連接,所述驅動模塊的輸出端連接有電機,所述電機的輸出端與轉速檢測模塊連接,所述轉速檢測模塊的輸出端與微處理器連接,所述電流電壓采樣模塊的三相輸入端分別與所述驅動模塊的三相輸出端連接,所述電流電壓采樣模塊的輸出端與微處理器連接。

具體的,電源模塊包括直流電源、放過流電路和降壓電路,所述直流電源輸出端分別與放過流電路和降壓電路連接,所述放過流電路連接有直流母線電壓限制電路,所述直流母線電壓限制電路與驅動模塊輸入端連接,電源模塊通過圖3中的電容C1、C11、C12、C13不同容值的電容進行穩壓,向永磁同步電機退繞控制器提供了穩定的48V直流電。

具體的,所述降壓電路輸出端與微處理器輸入端連接,所述直流母線電壓限制電路的輸入端與微處理器連接。

具體的,所述直流母線電壓限制電路包括制動電阻R51、防反接二極管D8、功率MOS管Q2、抗靜電電阻R53和防過流電阻R52,所述功率MOS管Q2控制母線電壓過高時的導通,所述功率MOS管Q2的控制端與微處理器相連,使微處理器控制直流母線電壓限制電路的通斷,抗靜電電阻R53一端與功率MOS管Q2的控制端相連,另一端接地;所述制動電阻R51與防反接二極管D8并聯,兩端分別與電源模塊48V輸出端和功率MOS管相連。

具體的,所述微處理器與驅動模塊之間設有開關表選擇。

具體的,所述轉速檢測模塊為角度傳感器,轉速檢測電路通過角度傳感器得到正交編碼信號,微處理器通過EQEP模塊處理信號,獲得電機轉速、轉向及位置信息。

具體的,還包括輔助模塊電路,所述輔助模塊電路包括報警模塊和串口通訊電路,所述報警模塊與微處理器連接,所述串口通訊電路與微處理器和監控平臺連接,所述串口通訊電路用于微處理器與監控平臺的通信,所述串口通訊電路選用RS485。

具體的,所述的微處理器選用DSP微處理芯片TMS320F28035。

工作原理:永磁同步電機受到牽引時,處于再生制動狀態。由于永磁同步電機在低轉速時的反電動勢較小,不足以提供足夠的制動電流來產生紗線所需的力矩,會導致直流母線電壓VSH升高,此時電源必須另外提供制動電流來參與制動,反電動勢能量和電源能量都以熱能形式被制動電阻R51耗散,在最大允許制動電流范圍內采用合理的q軸制動電流iq來產生制動力矩,在提高其反應速度的同時,也能保證電機在再生制動狀態下的安全性。因此當直流母線電壓VSH升高時,電壓檢測模塊檢測到升高信號,傳送給微處理器,微處理器產生PWM使功率MOS管導通,電流流經制動電阻進行放電,從而使母線電壓回降,直流母線電壓限制電路同時也作為保護電路,防止直流母線電壓過高燒壞電機。另外,微處理器根據各模塊所得轉矩信號、直流母線電壓電流信號和三相電流信號經過轉矩調節器和磁鏈調節器計算得到開關表,以此為根據輸出SVPWM信號,經由驅動模塊調整q軸制動電流iq大小,產生電機所需的制動力矩,使永磁同步電機獲得相應的穩定力矩。這樣可以有效減小磁鏈和轉矩的脈動,還對系統參數變化具有較強的魯棒性能。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本實用新型技術原理的前提下,還可以做出若干改進和變形,這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。

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