CN208063071U - 轴向磁场记忆电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种轴向磁场记忆电机控制装置,包括与上位机连接的DSP处理器，所述DSP处理器的输出端连接电机控制模块与电机调磁模块，DSP处理器的输入端连接电压检测模块、电流检测模块、调磁电流检测模块与旋转编码电路。本实用新型通过设置电流传感器和电压传感器，实时检测轴向磁场记忆的电流和电压，结构简单，设计合理，体积小，易于控制，通过设置DSP处理器，对检测到轴向磁场记忆电机的电流和电压进行处理，得到轴向磁场记忆电机转子的位置和转速，控制精度高，实用性强，便于推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制装置，尤其涉及一种轴向磁场记忆电机控制装置。
背景技术
永磁同步电机具有功率密度大、结构简单、效率高等诸多优点，随着永磁材料性能不断地发展和提高，使得永磁电机在汽车、国防、农业生产和日常生活获得了广泛的运用。而轴向磁场记忆电机不仅具有永磁电机的优点，而且可以通过施加脉冲电流改变电机气隙磁场的强度来拓宽电机的调速范围。该种电机不仅降低了电机的造价，而且其基本性能指标优于永磁同步电机，在电动汽车启动/发电一体化装置中具有良好的应用前景。
目前，矢量控制通过解耦电流的方式使交流电机控制系统获得能够媲美直流调速系统的性能，因而全数字化矢量控制方式成为当今电机控制领域的主要控制方式，但因全数字化矢量控制采用数字信号运算处理生成PWM驱动信号，需使用近似算法计算载波与三角波交截点，因而不可避免的产生误差，引起计算精度问题，最终影响电机控制性能。
轴向磁场永磁体记忆电机的机电能量转换原理及矢量控制技术与传统永磁同步电机实质上是一样的，其特色是在高速区域可通过充去磁脉冲电流改变永磁体磁化强度的方法调节永磁磁链，达到弱磁扩速的目的。目前，对于该种记忆电机弱磁控制研究的文献主要集中在利用电压极限圆求出给定转速所对应的电机永磁磁链，然后通过实时查询二维表获得所需要的充去磁脉冲电流，最后通过充去磁变换器改变该电机永磁体的磁化水平，实现高速区域的变永磁磁链控制。但该种控制算法在给定速度下并不能获得最大的功率输出，在一定程度上降低了系统的效率。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型目的是提供一种轴向磁场记忆电机控制装置，通过检测轴向磁场记忆电机的电流和电压形成双闭环调速系统，通过旋转编码器得到轴向磁场记忆电机转子的位置，且通过调磁装置达到弱磁提速的目的。
技术方案：本实用新型包括与上位机连接的DSP处理器，所述DSP处理器的输出端连接电机控制模块与电机调磁模块，DSP处理器的输入端连接电压检测模块、电流检测模块、调磁电流检测模块与旋转编码电路。
所述的电机控制模块包括驱动电路Ⅰ、逆变器和轴向磁场记忆电机。
所述的电机调磁模块包括驱动电路Ⅱ、调磁逆变器和轴向磁场记忆电机。
所述的电流检测模块包括电流传感器Ⅰ和电流调理电路Ⅰ，电流调理电路Ⅰ与电流传感器Ⅰ的输出端连接，电流调理电路Ⅰ的另一端连接DSP处理器的输入端。
所述的电压检测模块包括电压传感器与电压调理电路，电压调理电路与电压传感器的输出端连接，电压调理电路的另一端与DSP处理器的输入端连接。
所述的调磁电流检测模块包括电流传感器Ⅱ和电流调理电路Ⅱ，电流调理电路Ⅱ与电流传感器Ⅱ的输出端连接，电流调理电路Ⅱ的另一端连接DSP处理器的输入端。
所述的旋转编码电路可以检测轴向磁场记忆电机转子速度。
有益效果：本实用新型结构简单，设计合理，体积小，易控制，通过设置DSP处理器，对检测到轴向磁场记忆电机的电流和电压进行处理，得到轴向磁场记忆电机转子的位置和转速，控制精度高，实用性强，便于推广使用。
附图说明
图1为本实用新型的整体框架图；
图2为本实用新型的逆变器功率电路图；
图3为本实用新型的调磁逆变器功率电路图；
图4为本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型包括与上位机5连接的DSP处理器4，DSP处理器4的芯片采用TMS320F28335型号，所述DSP处理器4的输出端连接电机控制模块与电机调磁模块，DSP处理器4的输入端连接电压检测模块、电流检测模块、调磁电流检测模块与旋转编码电路6，旋转编码电路6采用IHC3808系列旋转光电编码器。电机控制模块包括驱动电路Ⅰ11.1、逆变器2和轴向磁场记忆电机1，其中驱动电路Ⅰ11.1采用6N137的芯片。电机调磁模块包括驱动电路Ⅱ11.2、调磁逆变器3和轴向磁场记忆电机1，驱动电路Ⅱ11.2采用IR2110的芯片。电流检测模块包括电流传感器Ⅰ9.1和电流调理电路Ⅰ9.2，电流调理电路Ⅰ9.2与电流传感器Ⅰ9.1的输出端连接，电流调理电路Ⅰ9.1将信号传给DSP处理器4的ADC模块，经处理后传到DSP处理器4的PWM模块进行算法处理，最后输出到驱动电路Ⅰ11.1来控制轴向磁场记忆电机1的运行。电压检测模块包括电压传感器7与电压调理电路8，电压调理电路8与电压传感器7的输出端连接，电压传感器7的芯片型号为VSMO25A，电压调理电路8的芯片型号为LM358。调磁电流检测模块包括电流传感器Ⅱ9.2和电流调理电路Ⅱ10.2，电流调理电路Ⅱ10.2与电流传感器Ⅱ9.2的输出端连接，电流调理电路Ⅱ9.2将信号传给DSP处理器4的ADC模块，经处理后传到DSP处理器4的PWM模块进行算法处理，最后输出到驱动电路Ⅱ10.2来实现轴向磁场记忆电机1的在线调磁，从而提升轴向磁场记忆电机1的运行范围，电流传感器的芯片型号为CSM025A，电流调理电路的芯片型号为LM324。旋转编码电路6可以检测轴向磁场记忆电机1转子速度。
通过设置电流传感器和电压传感器7，实时检测轴向磁场记忆电机1的电流和电压，且分别通过电流调理电路Ⅰ10.1和电压调理电路8，提高电路的驱动能力，增大输入阻抗，再经过偏移、滤波和放大等处理转换为单极性电压信号，满足DSP处理器4中ADC模块的输入电压范围要求。通过检测轴向磁场记忆电机1的调磁电路，根据实际需求，增大或减小调磁电流，拓宽轴向磁场记忆电机1的调速范围。在调磁电路中，将电流传感器和电压传感器7采集到的电流值转换为电压值进行比较，当超过设定的阈值时，电路将输出故障信号送入DSP处理器4，DSP处理器4切断PWM信号产生，使轴向磁场记忆电机1停止转动，起到保护作用。
如图2所示，逆变电路为三相半桥功率电路，电路由6个分立的开关器件(MOSFET、IGBT)所组成。本实用新型选用IR公司的IRFP264型的功率MOSFET作为功率开关器件，该款MOSFET具有高速的开关性能，导通电阻较低，同时具备优越的二极管反向恢复能力，电气参数稳定性高。
如图3所示，调磁功率电路为单相全桥功率电路，因为调磁脉冲电路需要产生正负双向的直流脉冲，所以其电路拓扑为单相全桥功率电路，电路的功率开关同样选用IR公司的IRFP264型的功率MOSFET作为功率开关器件。
如图4所示为本实用新型的流程图，主程序主要实现系统的初始化，IO口的功能设置，EPWM与AD采样等外设模块的初始化配置，中断服务初始化，系统控制参数全局变量的初始化等。由于AD采样的零点在每次上电后可能会发生一定的漂移，因此，除了需要对AD离线校正外，在主中断到达之前，还需先对AD进行零点校正以确保采样的准确性。在校正完成后，将中断服务程序改为PWM中断并等待电机启动信号。PWM中断程序实现信号数据的采集、计算，与上位机的通信，并最终产生控制开关管的PWM波信号，用于实现电机控制和调磁的所有算法，其中包含了AD采样、转换，转子位置和转速测量，坐标变换，PI调节，调磁控制，空间矢量计算及PWM波的产生。调磁控制模块位于PWM中断中，当调磁控制位为0时不进行调磁，当控制位为1时控制电机去磁，当控制位为2时控制电机充磁。以去磁过程为例，当控制位为1时，调磁时间计数器开始计数，调磁电流控制器的给定为所需调磁电流，此时电流无超调的跟踪给定值，当调磁计数器计数到给定值时，将电流给定置为零，使调磁电流平滑下降，经延时后将控制位清零，并清零计数器，完成整个调磁过程。
Claims (7)
1.一种轴向磁场记忆电机控制装置,其特征在于：包括与上位机(5)连接的DSP处理器(4)，所述DSP处理器(4)的输出端连接电机控制模块与电机调磁模块，DSP处理器(4)的输入端连接电压检测模块、电流检测模块、调磁电流检测模块与旋转编码电路(6)。
2.根据权利要求1所述的轴向磁场记忆电机控制装置,其特征在于：所述的电机控制模块包括驱动电路Ⅰ(11.1)、逆变器(2)和轴向磁场记忆电机(1)，所述的驱动电路Ⅰ(11.1)与DSP处理器(4)的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的轴向磁场记忆电机控制装置,其特征在于：所述的电机调磁模块包括驱动电路Ⅱ(11.2)、调磁逆变器(3)和轴向磁场记忆电机(1)，所述的驱动电路Ⅱ(11.2)连接DSP处理器(4)的输出端。
4.根据权利要求1所述的轴向磁场记忆电机控制装置,其特征在于：所述的电流检测模块包括电流传感器Ⅰ(9.1)和电流调理电路Ⅰ(10.1)，电流调理电路Ⅰ(10.1)与电流传感器Ⅰ(9.1)的输出端连接，电流调理电路Ⅰ(10.1)的另一端连接DSP处理器(4)的输入端。
5.根据权利要求1所述的轴向磁场记忆电机控制装置,其特征在于：所述的电压检测模块包括电压传感器(7)与电压调理电路(8)，电压调理电路(8)与电压传感器(7)的输出端连接，电压调理电路(8)的另一端与DSP处理器(4)的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的轴向磁场记忆电机控制装置,其特征在于：所述的调磁电流检测模块包括电流传感器Ⅱ(9.2)和电流调理电路Ⅱ(10.2)，电流调理电路Ⅱ(10.2)与电流传感器Ⅱ(9.2)的输出端连接，电流调理电路Ⅱ(10.2)的另一端连接DSP处理器(4)的输入端。
7.根据权利要求1所述的轴向磁场记忆电机控制装置,其特征在于：所述的旋转编码电路(6)可以检测轴向磁场记忆电机(1)转子的速度。
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| CN108306564A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-07-20 | 南京信息工程大学 | 轴向磁场记忆电机控制装置 |
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