CN112415390A - 一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置 - Google Patents

一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置 Download PDF

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Abstract

一种模块化的混合励磁电机运动控制实验装置，主电路模块包括三相桥式逆变电路及6路PWM驱动电路模块、H桥电路及4路PWM驱动电路模块。信号检测电路模块包括电压信号检测模块、电流信号检测模块、位置信号检测模块和温度信号检测模块。控制器模块包括DSP最小系统、人机交互、网络通讯、模拟信号输入、脉冲信号输入和PWM输出。人机交互包括按键输入电路、LCD显示电路和5路LED声光报警电路。网络通讯采用RS485总线，实现实验装置与PC机之间的数据通信。供电电源模块包括控制系统硬件电路供电电源、三相桥式逆变电路的直流母线电源和H桥电路的直流母线电源。该实验装置可构建不同的控制系统，操作方便，开放性强，适合运动控制方面的科研实验。

Description

一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置
技术领域
本发明涉及属于混合励磁电机运动控制技术领域，特别是涉及到一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置。
背景技术
随着汽车工业的发展和汽车消费的增长，能源危机和环境污染已成为影响我国经济可持续发展的两大瓶颈。电动汽车具有高效、无污染、低噪声等优点，越来越受到世界各国的重视。研制高性能的电动汽车电机驱动系统，提高驱动系统的工作效率，已成为加快电动汽车发展的重要技术手段之一。混合励磁电机在永磁电机的基础上引入电励磁绕组，实现了气隙磁场的灵活调节，拓宽了调速范围，在电动汽车领域具有巨大的应用前景。与交流异步电机和永磁电机相比，混合励磁电机的驱动控制系统，存在励磁电流和电枢电流之间的协调控制，常用的电机驱动控制实验装置无法满足混合励磁电机的控制。
目前，混合励磁电机仍处于研究阶段，市场也缺乏混合励磁电机驱动控制实验装置，各个研究单位都是自行设计开发混合励磁电机的驱动控制系统实验装置，开发周期长，系统可靠性较低，实验装置的集成度高，通用性和开放性低，仅适用于个单位研究的混合励磁电机，实验装置的使用效率低。
发明内容
为了解决上述存在问题。本发明提供一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置，将驱动控制系统设计为不同的单元模块，可以根据需求，自由组合模块，构建系统，提高实验装置的通用性，提高使用效率。
本发明提供一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置，所述的混合励磁电机运动控制实验装置采用模块化设计，各个模块根据系统需求自由组合，结构开放，包括电力电子电路和PWM驱动电路模块、信号检测模块、控制器模块和供电电源模块，其特征在于：
所述电力电子电路和PWM驱动电路模块包括三相桥式逆变电路和6路PWM驱动电路、H桥电路和4路PWM驱动电路；
三相桥式逆变电路采用IGBT，对混合励磁电机的电枢绕组供电；H桥电路采用Power-MOSFET，对混合励磁电机的励磁绕组供电；
所述信号检测模块包括电压信号检测模块、电流信号检测模块、位置信号检测模块和温度信号检测模块；
所述电压信号检测模块检测直流母线电压和A相、B相、C相的相电压，所述电流信号检测模块采集励磁电流和A相、B相、C相的相电流，所述位置信号检测模块采集混合励磁电机的转子位置角，所述温度信号检测模块采集功率器件的温度；
所述控制器模块包括控制器最小系统、人机交互、网络通信、模拟信号输入、脉冲信号输入电路和PWM输出；
所述供电电源模块包括控制系统硬件电路供电电源、三相桥式逆变电路的直流供电电源和H桥电路的直流供电电源。
作为本发明进一步改进，所述网络通讯采用RS485总线，实现控制器与PC机之间命令和数据的通信。
作为本发明进一步改进，所述控制器CPU采用DSP。
作为本发明进一步改进，所述人机交互包括按键输入电路、LCD显示电路和故障声光报警电路。
本发明提供一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置，有益效果：
1、本发明所提出的模块化混合励磁电机运动控制实验装置，采用模块化设计，各个模块结构简单，使用方便。
2、本发明开采用模块化设计，各个模块之间可以自由组合，组建不同的实验平台，设备的使用率高，设备的开发成本低。
附图说明
图1为本发明的实验装置的总体结构图；
图2为本发明的主电路模块功能图；
图3为本发明的信号检测模块功能图；
图4为本发明的控制器模块功能图；
图5为本发明的电源模块功能图；
图6为本发明的模块组合图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置，将驱动控制系统设计为不同的单元模块，可以根据需求，自由组合模块，构建系统，提高实验装置的通用性，提高使用效率。
如图1所示， 一种模块化的混合励磁电机运动控制实验装置主要包括主电路模块、信号检测模块、控制器模块和电源模块。
如图2所示，所述的主电路模块包括三相桥式逆变电路和6路PWM驱动电路模块，H桥电路和4路PWM驱动电路模块。三相桥式逆变电路采用IGBT，对混合励磁电机的电枢绕组供电；H桥电路采用Power-MOSFET，对混合励磁电机的励磁绕组供电。
如图3所示，所述的信号检测电路包括电压信号检测模块、电流信号检测模块、位置信号检测模块和温度信号检测模块。
所述实验装置的电压信号检测模块采集直流母线电压和A相、B相、C相的相电压。
所述实验装置的电流信号检测模块采集励磁电流和A相、B相、C相的相电流，位置信号检测模块采集混合励磁电机的转子位置角，温度信号检测模块采集功率器件的温度。
如图4所示，所述实验装置的控制器模块包括DSP最小系统、人机交互、网络通讯、模拟量输入、脉冲信号输入和PWM输出。人机交互包括按键输入电路、LCD显示电路和声光报警电路。网络通讯实现实验装置与PC机之间的数据通讯。
LCD显示电压、电流、转速、温度信息，5个LED指示灯分别为母线电压指示灯、输出相电压LED指示灯、电流LED指示灯、温度LED指示灯和转速LED指示灯，显示控制系统的运行状态，正常时LED绿光显示，故障时红光显示，同时发出声音报警。
网络通讯采用RS485总线结构，控制器将采集的电压、电流、温度、转速等信息发送到PC机，并接受PC机发送的各种控制命令和数据。
如图5所示，所述实验装置的电源模块包括控制系统硬件电路供电电源、三相桥式逆变电路的直流母线供电电源和H桥电路的直流供电电源。
如图6所示，所述的混合励磁电机运动控制实验装置的各个模块可以根据系统需求自由组合，结构开放。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置，所述的混合励磁电机运动控制实验装置采用模块化设计，各个模块根据系统需求自由组合，结构开放，包括电力电子电路和PWM驱动电路模块、信号检测模块、控制器模块和供电电源模块，其特征在于：
所述电力电子电路和PWM驱动电路模块包括三相桥式逆变电路和6路PWM驱动电路、H桥电路和4路PWM驱动电路；
三相桥式逆变电路采用IGBT，对混合励磁电机的电枢绕组供电；H桥电路采用Power-MOSFET，对混合励磁电机的励磁绕组供电；
所述信号检测模块包括电压信号检测模块、电流信号检测模块、位置信号检测模块和温度信号检测模块；
所述电压信号检测模块检测直流母线电压和A相、B相、C相的相电压，所述电流信号检测模块采集励磁电流和A相、B相、C相的相电流，所述位置信号检测模块采集混合励磁电机的转子位置角，所述温度信号检测模块采集功率器件的温度；
所述控制器模块包括控制器最小系统、人机交互、网络通信、模拟信号输入、脉冲信号输入电路和PWM输出；
所述供电电源模块包括控制系统硬件电路供电电源、三相桥式逆变电路的直流供电电源和H桥电路的直流供电电源。
2.根据权利要求1所述的一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置，其特征在于：所述网络通讯采用RS485总线，实现控制器与PC机之间命令和数据的通信。
3.根据权利要求1所述的一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置，其特征在于：所述控制器CPU采用DSP。
4.根据权利要求1所述的一种模块化混合励磁电机运动控制实验装置，其特征在于：所述人机交互包括按键输入电路、LCD显示电路和故障声光报警电路。
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