CN104579035A - 一种基于mosfet的5kw级永磁同步电机驱动电路 - Google Patents

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贾淑绒
于志远
郑再平
黄玉平
陈俊杰
郭喜彬
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration

Abstract

本发明属于一种伺服电机驱动电路，具体公开一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路，电源电路输出端分别与EMI滤波电路、母线浪涌吸收电路输入端连通，EMI滤波电路输出端与电源变换电路输入端连通，电源变换电路输出端与驱动电路电源输入端连通，驱动电路的控制信号输入端与DSP控制模块输出端连通；驱动电路输出端与三相全桥电路输入端连通；三相全桥电路输出端与电流检测电路输入端连通，电流检测电路输出端与控制永磁同步电机输入端连通，电流检测电路的反馈端与DSP控制模块的反馈端连通；母线浪涌吸收电路输出端与三相全桥电路的输入端连通。该电路具有高功率密度、高集成度和高可靠性的优点。

Description

一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路
技术领域
本发明属于一种伺服电机驱动电路，具体涉及一种高集成、小型化、高可靠性、全数字化的大功率高压隔离驱动电路。
背景技术
常用的永磁同步伺服电机驱动电路，多采用分立元器件组装而成，所用的电阻、电容、全桥驱动电路、MOSFET管等全采用塑封电路，温度等级大多在-40°～+85°，传统分立电力电子变换器功率器件间的互联引线多，具有结构复杂、寄生电感大、体积大、可靠性差，等缺点，在使用环境恶劣，总体要求高的应用场合，无法满足用户要求。
因此需要设计一种模块化、集成化、效率高、体积更小、重量更更轻、更加可靠耐用的永磁同步伺服电机驱动电路。
功率电路模块化，可克服传统分立电力电子变换器功率器件间的互联引线多，结构复杂，寄生电感大等缺点，实现系统的高功率密度、高可靠性要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路，该电路具有高功率密度、高集成度和高可靠性的优点。
实现本发明目的的技术方案：一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路，该电路包括EMI滤波电路、电源变换电路、驱动电路、控制电源变换电路、电压检测电路、电流检测电路、母线浪涌吸收电路、三相全桥电路、电源电路，电源电路的输出端分别与EMI滤波电路、母线浪涌吸收电路的输入端连通，EMI滤波电路的输出端与电源变换电路的输入端连通，电源变换电路的输出端与驱动电路的电源输入端连通，驱动电路的控制信号输入端与DSP控制模块的输出端连通；驱动电路的输出端与三相全桥电路的输入端连通；三相全桥电路的输出端与电流检测电路的相电流输入端连通，电流检测电路的输出端与控制永磁同步电机的输入端连通，电流检测电路的反馈端与DSP控制模块的反馈端连通；母线浪涌吸收电路的输出端与三相全桥电路的输入端连通。
所述的电源电路的一路输出信号经过EMI滤波电路滤波，再经过电源变换电路变换为隔离驱动电源，四路隔离驱动电源为驱动电路供电，功率电源经过母线浪涌吸收电路基于MOSFET的三相全桥电路供电，DSP控制模块将六路PWM信号经过驱动电路放大，再经过三相全桥电路逆变，三相全桥电路提供三相电流信号给永磁同步伺服电机，从而控制永磁同步电机动作。
所述的电源电路包括控制电源、功率电源、电容C1、电容C2，电容C1与控制电源的一端连通，控制电源的输出端与EMI滤波电路的输入端连通；电容C2与功率电源的一端连通，功率电源的输出端与母线浪涌吸收电路的输入端连通。
所述的功率电源与DSP控制模块之间通过电压检测电路连通，所述的电源变换电路之间通过控制电源变换电路连通，所述的三相全桥电路与永磁同步伺服电机之间通过电流检测电路连通，控制电源变换电路给电压检测电路和电流检测电路提供电源；所述的电流检测电路与DSP控制模块连通。
本发明的有益技术效果在于：本发明中的永磁同步伺服电机驱动电路的关键器件MOSFET、电流传感器均采用裸芯片，电阻采用厚膜工艺，提高了模块温度等级，减小了体积适应了大功率机电伺服系统小型化、高可靠性的发展需求。本模块为全数字化功率模块，电流检测电路采用数字电流传感器，直接输出数字信号给DSP，节省了信号处理电路及AD采样，无须处理电路，抗干扰能力强，精度高。位置信号由旋转变压器给出，使整个电路实现全数字化。电源电路增加了电容，提供峰值电流，减小了变压器容量，从而减小了体积，为整个模块小型化作了贡献。高度集成：所有功率相关器件，控制及驱动电源、电流传感器、吸收电容全部布在模块内部。
附图说明
图1为本发明所提供的一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路的原理框图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所提供的一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路，包括EMI滤波电路1、电源变换电路2、驱动电路3、5V控制电源变换电路4、电压检测电路5、电流检测电路6、母线浪涌吸收电路7、三相全桥电路8、电源电路10。电源电路10包括控制电源10A、功率电源10B、电容C1、电容C2，电容C1与控制电源10A的一端连通，控制电源10A的输出端与EMI滤波电路1的输入端连通。EMI滤波电路1的输出端与电源变换电路2的输入端连通，电源变换电路2的一个输出端与驱动电路3的电源输入端连通，驱动电路3的控制信号输入端与DSP控制模块9的输出端连通。驱动电路3的输出端与三相全桥电路8的控制电输入端连通。三相全桥电路8的输出端与电流检测电路6的相电流输入端连通，电流检测电路6的输出端与控制永磁同步电机11的控制信号输入端连通，电流检测电路6的反馈端与DSP控制模块9的电流反馈端连通。电容C2与功率电源10B的一端连通，功率电源10B的一个输出端与母线浪涌吸收电路7的输入端连通，母线浪涌吸收电路7的输出端与三相全桥电路8的功率电输入端连通。功率电源10B的另一个输出端与电压检测电路5的一个输入端连通。电源变换电路2的另一个输出端与5V控制电源变换电路4的输入端连通，5V控制电源变换电路4的一个输出端与电压检测电路5的另一个输入端连通，5V控制电源变换电路4的另一个输出端与电流检测电路6的电源电流端连通。
输入控制电源10A经过EMI滤波电路1滤波，再经过电源变换电路2变换为四路隔离驱动电源，四路隔离驱动电源为驱动电路3供电，功率电源10B的一路信号经过5V控制电源变换电路4为电压检测电路5及电流检测电路6提供电源，输入功率电源10B的另一路信号经过母线浪涌吸收电路7为基于MOSFET的三相全桥电路8供电，而DSP控制模块9将六路PWM信号经过驱动电路3放大，再经过三相全桥电路8逆变，三相全桥电路8提供UVW三相电流信号给永磁同步伺服电机11，从而控制永磁同步电机11按控制模块指令动作。
电压检测电路5检测功率电源10B的电压信号，电流检测电路6检测三相全桥电路8输出的三相电流信号，电压检测电路5和电流检测电路6分别将检测到的反馈电压信号和反馈电流信号直接传输给DSP控制模块9，DSP控制模块的过流信号阈值可调，当反馈电压信号和反馈电流信号超过设定阈值后信号过流信号由0变1，可DSP控制模块与驱动电路3断开。电流检测电路6采用IR公司的数字电流传感器。控制电源10A的峰值电流由储能电容C1提供，功率电源10B的峰值电流由储能电容C2提供。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (4)

1.一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路，其特征在于：该电路包括EMI滤波电路（1）、电源变换电路（2）、驱动电路（3）、控制电源变换电路（4）、电压检测电路（5）、电流检测电路（6）、母线浪涌吸收电路（7）、三相全桥电路（8）、电源电路（10），电源电路（10）的输出端分别与EMI滤波电路（1）、母线浪涌吸收电路（7）的输入端连通，EMI滤波电路（1）的输出端与电源变换电路（2）的输入端连通，电源变换电路（2）的输出端与驱动电路（3）的电源输入端连通，驱动电路（3）的控制信号输入端与DSP控制模块（9）的输出端连通；驱动电路（3）的输出端与三相全桥电路（8）的输入端连通；三相全桥电路（8）的输出端与电流检测电路（6）的相电流输入端连通，电流检测电路（6）的输出端与控制永磁同步电机（11）的输入端连通，电流检测电路（6）的反馈端与DSP控制模块（9）的反馈端连通；母线浪涌吸收电路（7）的输出端与三相全桥电路（8）的输入端连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路，其特征在于：所述的电源电路（10）的一路输出信号经过EMI滤波电路（1）滤波，再经过电源变换电路（2）变换为隔离驱动电源，四路隔离驱动电源为驱动电路（3）供电，功率电源（10B）经过母线浪涌吸收电路（7为）基于MOSFET的三相全桥电路（8）供电，DSP控制模块（9）将六路PWM信号经过驱动电路（3）放大，再经过三相全桥电路（8）逆变，三相全桥电路（8）提供三相电流信号给永磁同步伺服电机（11），从而控制永磁同步电机（11）动作。
3.根据权利要求2所述的一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路，其特征在于：所述的电源电路（10）包括控制电源（10A）、功率电源（10B）、电容C1、电容C2，电容C1与控制电源（10A）的一端连通，控制电源（10A）的输出端与EMI滤波电路（1）的输入端连通；电容C2与功率电源（10B）的一端连通，功率电源（10B）的输出端与母线浪涌吸收电路（7）的输入端连通。
4.根据权利要求3所述的一种基于MOSFET的5KW级永磁同步电机驱动电路，其特征在于：所述的功率电源（10B）与DSP控制模块（9）之间通过电压检测电路（5）连通，所述的电源变换电路（2）之间通过控制电源变换电路（4）连通，所述的三相全桥电路（8）与永磁同步伺服电机（11）之间通过电流检测电路（6）连通，控制电源变换电路（4）给电压检测电路（5）和电流检测电路（6）提供电源；所述的电流检测电路（6）与DSP控制模块（9）连通。
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