CN117997171A - 一种永磁同步电机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机驱动装置，该装置包括：控制模块、线性功率放大模块和控制电源模块；所述控制模块用于将输入的控制信号转换成第一控制信号和第二控制信号；所述控制电源模块的控制端连接所述控制模块的第一输出端，所述控制电源模块用于根据所述第一控制信号输出调整后的电源电压；所述线性功率放大模块的第一输入端连接所述控制模块的第二输出端，所述线性功率放大模块的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述线性功率放大模块用于将所述第二控制信号进行线性放大，控制输入的直流电源信号转换成电机的三相驱动信号。本发明通过将输入的直流电源转换成三相交流电源，同时增大线性驱动效率，提高了永磁同步电机的控制精度。

Description

一种永磁同步电机驱动装置

技术领域

本发明涉及电机驱动技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机驱动装置。

背景技术

永磁同步电机在高精度的运动场合有着广泛的应用，一般使用三相交流电作为驱动输入。

目前，永磁同步电机的驱动方法一般采用空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)将直流电压转化为变压变频的三相电压。

然而，空间矢量脉冲宽度调制驱动方法会产生一定的转矩波动，在高精度及低速场合下会对控制效果产生影响，限制了永磁同步电机的控制精度。

发明内容

本发明提供了一种永磁同步电机驱动装置，以解决现有技术中永磁同步电机驱动方法在高精度及低速场合控制精度不高的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种永磁同步电机驱动装置，该装置包括：控制模块、线性功率放大模块和控制电源模块；

所述控制模块包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述控制模块用于将输入端输入的控制信号转换成第一控制信号和第二控制信号，分别从第一输出端和第二输出端输出；

所述控制电源模块包括控制端、输入端和输出端；所述控制电源模块的控制端连接所述控制模块的第一输出端，所述控制电源模块的输入端连接直流电源，所述控制电源模块用于根据所述第一控制信号输出调整后的电源电压；

所述线性功率放大模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述线性功率放大模块的第一输入端连接所述控制模块的第二输出端，所述线性功率放大模块的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述线性功率放大模块用于将所述第二控制信号进行线性放大后，控制所述第二输入端输入的电源信号转换成电机的三相驱动信号。

可选的，所述控制模块根据输入的控制信号计算时间控制系数和乘法系数，用于根据所述时间控制系数和所述乘法系数输出所述第一控制信号和所述第二控制信号；所述时间控制系数决定所述永磁同步电机驱动装置输出三相电源电压的频率；所述控制模块通过脉宽调制方法调整所述永磁同步电机驱动装置输出的三相电源电压的大小。

可选的，所述线性功率放大模块包括数模转换电路和线性功率放大电路；所述数模转换电路的输入端连接所述控制模块的第二输出端，所述数模转换电路用于将所述第二控制信号转换成模拟信号；所述数模转换电路的输出端连接所述线性功率放大电路的第一输入端；所述线性功率放大电路的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述线性功率放大电路用于将数模转换电路的输出端输出的模拟信号进行放大，并根据放大后的信号将控制电源模块输出的直流电源信号转换成变压变频三相电源信号，以驱动电机。

可选的，所述数模转换电路包括数模转换器和第一运算放大器；所述数模转换器的输出引脚连接所述第一运算放大器的第一输入端和第二输入端，第一运算放大器的输出端连接所述线性功率放大电路的第一输入端。

可选的，所述线性功率放大电路包括第二运算放大器、反馈电路和驱动电路；所述第二运算放大器的第一输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的第二输入端连接所述直流电源，所述第二运算放大器的输出端连接所述驱动电路的第一输入端，所述驱动电路的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述驱动电路的输出端连接所述反馈电路的输入端，所述反馈电路用于将驱动电路的输出信号反馈到第二运算放大器。

可选的，所述驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第一控制开关和第二控制开关；所述第一控制开关包括第一MOS管，所述第二控制开关包括第二MOS管；所述第一电阻的一端连接所述第二运算放大器的输出端和所述第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极连接所述控制电源模块输出端的正向直流电源；所述第二电阻的另一端连接所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的漏极连接所述控制电源模块输出端的负向直流电源，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的源极，所述第一MOS管的源极连接所述驱动电路的输出端。

可选的，所述反馈电路包括第三电阻、第四电阻和第一电容，所述第三电阻的一端连接所述驱动电路的输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第二运算放大器的负向输入端和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第一电容并连在所述第三电阻的两端。

可选的，所述控制电源模块包括开关驱动电路、第三控制开关、第四控制开关和滤波电路，所述开关驱动电路用于将所述控制单元第一输出端输出的信号通过所述第三控制开关和所述第四控制开关传输到所述滤波电路。

可选的，所述第三控制开关包括第三MOS管，所述第四控制开关包括第四MOS管；所述第三MOS管的栅极连接所述开关驱动电路，所述第三MOS管的源极连接所述滤波电路，所述第三MOS管的漏极连接正向直流电源；所述第四MOS管的栅极连接所述开关驱动电路，所述第四MOS管的源极连接滤波电路，所述第四MOS管的漏极连接负向直流电源。

可选的，所述开关驱动电路包括第一光耦和第二光耦；所述控制模块的第一输出端连接所述第一光耦的输入端和所述第二光耦的输入端，所述第一光耦的输出端连接所述第三MOS管的栅极，所述第二光耦的输出端连接所述第四MOS管的栅极，所述第一光耦的接地端接地，所述第二光耦的接地端接地，所述第一光耦的电源端通过第五电阻连接电源，所述第二光耦的电源端通过第六电阻连接电源，所述第一光耦的输出端通过第七电阻连接所述正向直流电源，所述第二光耦的输出端通过第八电阻连接所述负向直流电源。

本发明实施例的技术方案，提供的一种永磁同步电机驱动装置包括控制模块、线性功率放大模块和控制电源模块；所述控制模块包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述控制模块用于将输入端输入的控制信号转换成第一控制信号和第二控制信号，分别从第一输出端和第二输出端输出；所述控制电源模块包括控制端、输入端和输出端；所述控制电源模块的控制端连接所述控制模块的第一输出端，所述控制电源模块的输入端连接直流电源，所述控制电源模块用于根据所述第一控制信号输出调整后的电源电压；所述线性功率放大模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述线性功率放大模块的第一输入端连接所述控制模块的第二输出端，所述线性功率放大模块的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述线性功率放大模块用于将所述第二控制信号进行线性放大后，控制所述第二输入端输入的电源信号转换成电机的三相驱动信号。本发明通过将输入的直流电源转换成三相交流电源，同时增大线性驱动效率，解决了现有技术中永磁同步电机驱动方法在高精度及低速场合控制精度不高的问题，提高了永磁同步电机的控制精度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种永磁同步电机驱动装置的原理图；

图2是本发明实施例提供的一种永磁同步电机驱动装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的控制模块工作原理图；

图4是本发明实施例提供的另一种永磁同步电机驱动装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的数模转换电路的电路图；

图6是本发明实施例提供的线性功率放大电路的电路图；

图7是本发明实施例提供的一种永磁同步电机驱动装置的控制电路图；

图8是本发明实施例提供的控制电源模块的电路图；

图9是本发明实施例提供的开关驱动电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种永磁同步电机驱动装置的原理图，如图1所示，永磁同步电机驱动装置将直流电源V_D及-V_D逆变为变压变频的三相电源u_A、u_B和u_C，逆变输出受输入的控制信号u_α和u_β的控制，永磁同步电机驱动装置通过控制模块主要用来实现对整个驱动装置的控制；永磁同步电机驱动装置的包括三相变压变频装置在硬件结构上是同构的，每相变压变频装置仅是在输入信号上各相有一定的延时。每相变压变频装置包括数模转换电路(DA电路)、功率放大器及控制电源模块组成，它们的硬件结构是相同的，例如图1中，DA输出A表示A相的数模转换电路，功率放大器A表示A相的功率放大器，控制电源A表示A相的控制电源。三相电源u_A、u_B和u_C的输出与控制信号u_α和u_β之间的关系可以用如下公式所示：

图2是本发明实施例提供的一种永磁同步电机驱动装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括控制模块210、线性功率放大模块220和控制电源模块230；由于三相变压变频装置的硬件结构是完全相同(每相都对应包括控制模块、线性功率放大模块和控制电源模块)，下面以三相变压变频装置的A相为例进行说明。控制模块210包括输入端a1、第一输出端a2和第二输出端a3，控制模块210用于将输入端a1输入的控制信号转换成第一控制信号u_SA和第二控制信号u_CA，分别从第一输出端a2和第二输出端a3输出；控制电源模块230包括控制端ak1、输入端ak2和输出端ak3；控制电源模块的控制端ak1连接控制模块的第一输出端a2，控制电源模块的输入端ak2连接直流电源，控制电源模块230用于根据第一控制信号输出调整后的电源电压；线性功率放大模块220包括第一输入端af1、第二输入端af2和输出端af3，线性功率放大模块的第一输入端af1连接控制模块的第二输出端a3，线性功率放大模块的第二输入端af2连接控制电源模块的输出端ak3，线性功率放大模块220用于将第二控制信号进行线性放大后，控制第二输入端af2输入的电源信号转换成电机的三相驱动信号。

本实施例中，永磁同步电动机是以永磁体提供励磁，电动机结构较为简单，电机的运行可靠性高。永磁同步电机驱动装置可以将直流电压转化为变压变频的三相电压，通过永磁同步电机驱动装置转化后的三相电压供永磁同步电机使用。控制模块210通过对输入信号进行处理输出所需的输出信号，例如，控制模块210通过直接数字频率合成的功能根据输入信号合成所需波形的频率，通过脉冲控制对输入信号进行脉宽调制，控制模块210输出的第二控制信号为数字信号，控制模块210可以采用现场可编程的逻辑门阵列FPGA(FieldProgrammable Gate Array)，对此不作限定。线性功率放大模块220具有信号变换和线性放大的功能，控制电源模块230用于控制设备的运行状况。

在永磁同步电机驱动装置运行时，控制模块210将输入信号转换成数字信号，控制模块210的第一输出端a2与控制电源模块230的控制端ak1连接，控制模块210将输出的第一控制信号发送到控制电源模块230，控制电源模块230根据第一控制信号调整输入端的直流电源，例如，对直流电源的幅值、频率的调整，控制电源模块230通过输出端ak3将调整后的直流电源输出。控制电源模块230的输出端ak3与线性功率放大模块220的第二输入端af2连接，线性功率放大模块220接收控制电源模块230调整后的直流电源，控制模块210的第二输出端a3与线性功率放大模块220的第一输入端af1连接，控制模块210将输出的第二控制信号发送到线性功率放大模块220，线性功率放大模块220接收到控制模块210发送的数字信号并进行数模转换、线性放大等处理，线性功率放大模块220根据处理后的信号将第二输入端af2输入的直流电源信号转换成三相交流信号，线性功率放大模块220的输出端af3连接永磁同步电机，线性功率放大模块220将转换后的三相交流信号从输出端af3输出，驱动永磁同步电机工作。永磁同步电机驱动装置采用线性功率放大的线性驱动方式，由于线性驱动具有驱动平滑、无力矩波纹、减少电机发热等优点，因此本实施例中永磁同步电机驱动装置不会产生转矩波动，同时对永磁同步电机的控制过程更加精准。

本实施例技术方案，提供的一种永磁同步电机驱动装置包括控制模块、线性功率放大模块和控制电源模块；所述控制模块包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述控制模块用于将输入端输入的控制信号转换成第一控制信号和第二控制信号，分别从第一输出端和第二输出端输出；所述控制电源模块包括控制端、输入端和输出端；所述控制电源模块的控制端连接所述控制模块的第一输出端，所述控制电源模块的输入端连接直流电源，所述控制电源模块用于根据所述第一控制信号输出调整后的电源电压；所述线性功率放大模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述线性功率放大模块的第一输入端连接所述控制模块的第二输出端，所述线性功率放大模块的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述线性功率放大模块用于将所述第二控制信号进行线性放大后，控制所述第二输入端输入的电源信号转换成电机的三相驱动信号。本实施例通过控制模块产生永磁同步电机驱动装置的控制信号，通过控制电源模块提供永磁同步电机驱动装置的直流输入电源，线性功率放大模块对控制信号进行线性放大，并控制直流电源转换成三相交流电源。线性驱动具有驱动平滑、无力矩波纹、减少电机发热等优点，因此线性的永磁同步电机驱动装置不会产生转矩波动，解决了现有技术中永磁同步电机驱动方法产生转矩波动的问题，同时线性功率放大模块对控制信号进行线性放大，解决了现有技术中永磁同步电机驱动方法在高精度及低速场合控制精度不高的问题，提高了永磁同步电机的控制精度。

在上述实施例的基础上，控制模块210根据输入的控制信号计算时间控制系数和乘法系数，用于根据时间控制系数和乘法系数输出第一控制信号和第二控制信号；时间控制系数决定永磁同步电机驱动装置输出三相电源电压的频率；控制模块210通过脉宽调制方法调整永磁同步电机驱动装置输出的三相电源电压的大小。其中，时间控制系数和乘法系数根据控制模块210的内部参数以及输入的控制信号计算得到。脉宽调制方法可以根据幅值和相位补偿改善信号跟踪效果，例如，脉宽调制方法包括三角波比较法，对此不作限定。

示例性的，图3是本发明实施例提供的控制模块工作原理图，如图3所示，控制模块210首先将余弦函数在0～2π的定义域内进行3072等份分割，通过计算计算出每个分割点的数值，并将这些数值存储在ROM中；其次设置三个循环的指针，每个指针指向上述ROM区域的地址，并且指针指向的地址依次相差1024，通过这样的方法实现对三相输出相位的控制；最后通过uα及uβ的数值计算出时间控制系数及乘法系数，其计算公式可以使用时间控制系数公式及乘法系数公式/>来表示。时间控制系数决定了输出三相电的频率，BX是时间控制系数，公式中ω、KB及Ts中分别是u_α和u_β形成的角度、转换常数及FPGA取ROM中数据的周期。乘法系数公式用来计算乘法系数，AX是乘法系数，KA是转换常数。

脉宽调制方法使用三角波比较法实现，将数据寄存器中的数据取绝对值后与幅值为1的三角波进行比较，在数据寄存器大于三角波时将输出置为1，其余时刻将输出置为0，如此可以实现脉宽调制输出，脉宽调制输出主要用来动态地调整三相供电电压，以提高线性放大器的效率。

在上述实施例的基础上，本实施例对线性功率放大模块220进行细化。图4是本发明实施例提供的另一种永磁同步电机驱动装置的结构示意图，如图4所示，线性功率放大模块220包括数模转换电路410和线性功率放大电路420；数模转换电路410的输入端as1连接控制模块210的第二输出端a3，数模转换电路410用于将第二控制信号转换成模拟信号；数模转换电路410的输出端as2连接线性功率放大电路420的第一输入端ag1；线性功率放大电路420的第二输入端ag2连接控制电源模块230的输出端ak3，线性功率放大电路420用于将数模转换电路410的输出端as2输出的模拟信号进行放大，并根据放大后的信号将控制电源模块230输出的直流电源信号转换成变压变频三相电源信号，以驱动电机。

本实施例中，数模转换电路410通过数模转换器将输入的数字信号转换成模拟信号，数模转换电路410将转换后的模拟信号发送到线性功率放大电路420，线性功率放大电路420通过线性放大器将较小的模拟信号线性放大到所需的功率。

示例性的，图5是本发明实施例提供的数模转换电路的电路图，如图5所示，数模转换电路410包括数模转换器U1和第一运算放大器U2；数模转换器的输出引脚VOUT、INV连接第一运算放大器U2的第一输入端和第二输入端，第一运算放大器的输出端连接线性功率放大电路420的第一输入端。数模转换电路410实现数字电压到模拟电压的转换，数模转换电路410输出端输出电压的范围为±5V。第一运算放大器U2的第一输入端、第二输入端分别是正向输入端、负向输入端。

图6是本发明实施例提供的线性功率放大电路的电路图，如图6所示，线性功率放大电路420包括第二运算放大器U3、反馈电路610和驱动电路620；第二运算放大器U3的第一输入端连接第一运算放大器U2的输出端，第二运算放大器U3的第二输入端连接直流电源，第二运算放大器U3的输出端连接驱动电路620的第一输入端，驱动电路620的第二输入端连接控制电源模块230的输出端ak3，驱动电路620的输出端连接反馈电路610的输入端，反馈电路610用于将驱动电路的输出信号反馈到第二运算放大器U3。其中，第二运算放大器U3可以实现±90V电压的输出，如果需要输出的电压更高可以选择PA系列运算放大器；第二运算放大器U3与一般的线性放大器的差异在于运算放大器及功率放大器使用不同的供电电压供电，基于输出电压的不同相应地对功率放大器供电电压进行调整，通过这样的方法提高线性放大器的输出效率，同时第二运算放大器U3消除电路的低频噪声。

本实施例中，可选地，驱动电路620包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一控制开关Q1和第二控制开关Q2；第一控制开关Q1包括第一MOS管，第二控制开关Q2包括第二MOS管；第一电阻R1的一端连接第二运算放大器U3的输出端和第二电阻R2的一端，第一电阻R1的另一端连接第一MOS管的栅极，第一MOS管的漏极连接控制电源模块输出端ak3的正向直流电源；第二电阻R2的另一端连接第二MOS管的栅极，第二MOS管的漏极连接控制电源模块输出端ak3的负向直流电源，第一MOS管的源极连接第二MOS管的源极，第一MOS管的源极连接驱动电路620的输出端。反馈电路610包括第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容Cp，第三电阻R3的一端连接驱动电路620的输出端，第三电阻R3的另一端连接第二运算放大器U3的负向输入端和第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地，第一电容C_P并连在所述第三电阻R3的两端。

其中，第三电阻R3、第四电阻R4可以通过公式确定，例如公式中u_X的数值为60V，因此可以选择R3和R4的值分别为110k和10k，该电阻的要求比较高一般需要选择金属膜电阻实现，电阻R1和R2的要求比较低，可以使用厚膜100欧姆的电阻实现即可，第一电容Cp主要用来对相位和稳定性作调整，一般选择使用4.7pF的NP0材质的电阻实现。电压放大电路的实施过程中，首先完成电路的焊接操作，然后使用线性电源对各部分供电，最后在输入端接入5V幅值的正弦波，在输出端检查输出波形的幅值和频率，一般在2k范围内输出不发生明显的失真，则说明电路系统工作正常。

参考图5、图6，数模转换电路410及线性功率放大电路420组成的组合电路的输出电压u_X与数字输入电压ud之间的关系可以使用公式来表示，其中ud是数字频率合成及脉宽控制模块输出的数字电压，其数值是-32768～32768之间的整数。

本实施例中，线性功率放大电路通过第二运算放大器实现电压的放大，驱动电路将直流输入电源转换成三相交流电源，反馈电路通过将驱动电路输出的三相交流电源反馈到第二运算放大器提高线性放大电路的控制精度，本实施例有效地提高了线性放大电路的效率，提高了永磁同步电机在高精度及低速应用场合的运动精度。

示例性的，图7是本发明实施例提供的一种永磁同步电机驱动装置的控制电路图，如图7所示，该电路图由控制模块FPGA和数模转换电路组成，这两个部分构成的系统控制的核心，FPGA最小系统用来驱动3路DA芯片，并给出可变电源模块的控制信号以及输出信号，假定要求输出的电压幅值和频率分别为μ和ω，首先将整个系统连接起来，保持u_SX的输出都是高电平，按照公式和公式/>由小到大地调整图3中的时间控制系数和乘法系数，使得输出正弦波的幅值和频率为预定值；其次调整图3中的脉宽发生器，使得的电压V_DX的瞬态值总是比三相输出电压的瞬态值高5V左右；最后可以连接三相电机，输出固定的三相电，观察电机的转动情况。

在上述实施例的基础上，本实施例对控制电源模块230进行细化。图8是本发明实施例提供的控制电源模块的电路图，如图8所示，控制电源模块230包括开关驱动电路810、第三控制开关Q3、第四控制开关Q4和滤波电路820，开关驱动电路810用于将控制模块210第一输出端a2输出的信号通过第三控制开关Q3和第四控制开关Q4传输到滤波电路820。

本实施例中，第三控制开关Q3包括第三MOS管，第四控制开关Q4包括第四MOS管；第三MOS管的栅极连接开关驱动电路810，第三MOS管的源极连接滤波电路820，第三MOS管的漏极连接正向直流电源；第四MOS管的栅极连接开关驱动电路810，第四MOS管的源极连接滤波电路820，第四MOS管的漏极连接负向直流电源。

控制电源模块230基于当前的输出电压大小，对功率输出级的供电电压进行调整，其输入通过控制模块210产生。其中，滤波电路820采用π型滤波器，π型滤波器包括两个电容和一个电感，具有低阻抗的特性。开关驱动电路810产生周期1ms的方波，通过调整方波的占空比来调节控制电源模块230输出电压的大小，输出电压与占空比μ的关系可以使用公式来表示。开关驱动电路810进行脉宽调制后的波形通过π型滤波器滤波，π型滤波器将有效的滤除高频噪声。

在上述实施例的基础上，开关驱动电路810包括光耦器；开关驱动电路通过光耦器实现对MOS管的驱动。

示例性的，图9是本发明实施例提供的开关驱动电路图，如图9所示，控制模块的第一输出端a2连接第一光耦U4的输入端和第二光耦U5的输入端，第一光耦U4的输出端连接第三MOS管的栅极，第二光耦U5的输出端连接第四MOS管的栅极，第一光耦U4的接地端接地，第二光耦U5的接地端接地，第一光耦U4的电源端通过第五电阻R5连接电源，第二光耦U5的电源端通过第六电阻R6连接电源，第一光耦U4的输出端通过第七电阻R7连接正向直流电源，第二光耦U5的输出端通过第八电阻R8连接负向直流电源。

参考图8，在开关驱动电路810中，当输入为低电平时，开关驱动电路两个输出端分别都是0V，此时两个MOS管将完全关闭，当输入为高电压时，输出端为正供电电压和负供电电压，此时两个MOS管将完全打开，调整占空比即可以调整电压的大小。滤波电路820的电容选择大容量的电解电容，电感选择电流较大的电感，电感值约22μH即可。电路实施的过程中，首先是完成电路的焊接，然后接入相关的电压，最后通过波形发生器在输入端输入电平为3.3V，周期为2ms的方波，调整方波的占空比，电路正常工作时，当占空比为0时，输出的正负电压最大值约为0V，当占空比为100％时，输出的正负电压最小值为65V。

本实施例，控制电源模块基于当前控制模块输出电压大小对功率输出级的供电电压进行调整，通过调整方波的占空比来调节控制电源模块输出电压的大小，控制电源模块通过滤波器滤波有效滤除高频噪声。开关驱动电路通过光耦器实现对MOS管的驱动，具有较强的抗干扰效果、单向传输等优点。

本实施例提供了一种永磁同步电机驱动装置，控制模块通过对输入的信号进行直接脉冲频率合成和脉冲宽度处理产生控制信号；控制电源模块根据控制模块产生的控制信号，通过开关控制电路、滤波电路等实现对输入的直流电源的降幅降噪等处理；数模转换电路通过数模转换器和第一运算放大器对控制模块产生的控制信号进行数模转换以及放大处理；线性功率放大电路通过第二运算放大器对数模转换电路输出的电压进行放大，驱动电路将直流输入电源转换成三相交流电源，反馈电路通过将驱动电路输出的三相交流电源反馈到第二运算放大器提高线性放大电路的控制精度，有效地提高了线性放大电路的效率，提高了永磁同步电机在高精度及低速应用场合的运动精度。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机驱动装置，其特征在于，包括：控制模块、线性功率放大模块和控制电源模块；

所述控制模块包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述控制模块用于将输入端输入的控制信号转换成第一控制信号和第二控制信号，分别从第一输出端和第二输出端输出；

所述控制电源模块包括控制端、输入端和输出端；所述控制电源模块的控制端连接所述控制模块的第一输出端，所述控制电源模块的输入端连接直流电源，所述控制电源模块用于根据所述第一控制信号输出调整后的电源电压；

所述线性功率放大模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述线性功率放大模块的第一输入端连接所述控制模块的第二输出端，所述线性功率放大模块的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述线性功率放大模块用于将所述第二控制信号进行线性放大后，控制所述第二输入端输入的电源信号转换成电机的三相驱动信号。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述控制模块根据输入的控制信号计算时间控制系数和乘法系数，用于根据所述时间控制系数和所述乘法系数输出所述第一控制信号和所述第二控制信号；所述时间控制系数决定所述永磁同步电机驱动装置输出三相电源电压的频率；所述控制模块通过脉宽调制方法调整所述永磁同步电机驱动装置输出的三相电源电压的大小。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述线性功率放大模块包括数模转换电路和线性功率放大电路；所述数模转换电路的输入端连接所述控制模块的第二输出端，所述数模转换电路用于将所述第二控制信号转换成模拟信号；所述数模转换电路的输出端连接所述线性功率放大电路的第一输入端；

所述线性功率放大电路的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述线性功率放大电路用于将数模转换电路的输出端输出的模拟信号进行放大，并根据放大后的信号将控制电源模块输出的直流电源信号转换成变压变频三相电源信号，以驱动电机。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述数模转换电路包括数模转换器和第一运算放大器；所述数模转换器的输出引脚连接所述第一运算放大器的第一输入端和第二输入端，第一运算放大器的输出端连接所述线性功率放大电路的第一输入端。

5.根据权利要求4所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述线性功率放大电路包括第二运算放大器、反馈电路和驱动电路；所述第二运算放大器的第一输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的第二输入端连接所述直流电源，所述第二运算放大器的输出端连接所述驱动电路的第一输入端，所述驱动电路的第二输入端连接所述控制电源模块的输出端，所述驱动电路的输出端连接所述反馈电路的输入端，所述反馈电路用于将驱动电路的输出信号反馈到第二运算放大器。

6.根据权利要求5所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第一控制开关和第二控制开关；所述第一控制开关包括第一MOS管，所述第二控制开关包括第二MOS管；所述第一电阻的一端连接所述第二运算放大器的输出端和所述第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极连接所述控制电源模块输出端的正向直流电源；所述第二电阻的另一端连接所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的漏极连接所述控制电源模块输出端的负向直流电源，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的源极，所述第一MOS管的源极连接所述驱动电路的输出端。

7.根据权利要求5所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述反馈电路包括第三电阻、第四电阻和第一电容，所述第三电阻的一端连接所述驱动电路的输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第二运算放大器的负向输入端和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第一电容并连在所述第三电阻的两端。

8.根据权利要求1所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述控制电源模块包括开关驱动电路、第三控制开关、第四控制开关和滤波电路，所述开关驱动电路用于将所述控制单元第一输出端输出的信号通过所述第三控制开关和所述第四控制开关传输到所述滤波电路。

9.根据权利要求8所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述第三控制开关包括第三MOS管，所述第四控制开关包括第四MOS管；所述第三MOS管的栅极连接所述开关驱动电路，所述第三MOS管的源极连接所述滤波电路，所述第三MOS管的漏极连接正向直流电源；所述第四MOS管的栅极连接所述开关驱动电路，所述第四MOS管的源极连接滤波电路，所述第四MOS管的漏极连接负向直流电源。

10.根据权利要求9所述的永磁同步电机驱动装置，其特征在于，所述开关驱动电路包括第一光耦和第二光耦；

所述控制模块的第一输出端连接所述第一光耦的输入端和所述第二光耦的输入端，所述第一光耦的输出端连接所述第三MOS管的栅极，所述第二光耦的输出端连接所述第四MOS管的栅极，所述第一光耦的接地端接地，所述第二光耦的接地端接地，所述第一光耦的电源端通过第五电阻连接电源，所述第二光耦的电源端通过第六电阻连接电源，所述第一光耦的输出端通过第七电阻连接所述正向直流电源，所述第二光耦的输出端通过第八电阻连接所述负向直流电源。