CN214205377U - 同步电动机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了同步电动机控制系统，涉及电机控制技术领域，包括交流电源、整流模块、辅助电源模块、控制模块、隔离运放模块、光耦模块、运算放大模块A、运算放大模块B、功率因数校正模块、功率模块、DC‑DC模块A、DC‑DC模块B、DC‑DC模块C、霍尔传感器、滑膜增益补偿模块与角度补偿模块，本实用新型同步电动机驱动控制系统可驱动不同类型的电机，具有通用、灵活的特点，所述滑模增益补偿模块和角度补偿模块通过计算电机的运转参数，用于控制模块控制补偿，角度补偿模块可以采用饱和函数计算补偿值，提高了可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制技术领域，具体为同步电动机控制系统。
背景技术
同步电动机，和感应电机一样是一种常用的交流电机。特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系n＝ns＝60f/p，其中f为电网频率，p为电机的极对数，ns称为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。同步电机分为同步发电机和同步电动机。
同步电动机在工业控制中运用非常广泛，其驱动控制系统一直是工业设计师研究的重点，同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。现有的很多同步电动机其控制系统都是单独定制，没有一个适配范围比较广的驱动控制系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供同步电动机控制系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
同步电动机控制系统，包括交流电源、整流模块、辅助电源模块、控制模块、隔离运放模块、光耦模块、运算放大模块A、运算放大模块B、功率因数校正模块、功率模块、DC-DC模块A、DC-DC模块B、DC-DC模块C、霍尔传感器、滑膜增益补偿模块与角度补偿模块；
所述交流电源的输出端与所述整流模块的输入端连接，所述整流模块的第一输出端与所述隔离运放模块的第一输入端连接，所述隔离运放模块的输出端与所述运算放大模块B的输入端连接，所述运算放大模块B的输出端与所述DC-DC模块C的输入端连接，所述DC-DC模块C的输出端与所述功率模块的第一输入端连接，所述功率模块的第一输出端与电机的输入端连接，所述电机的第一输出端与所述滑膜增益补偿模块的输入端连接，所述滑膜增益补偿模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接，所述电机的第二输出端与所述角度补偿模块的输入端连接，所述角度补偿模块的输出端与所述控制模块的第二输入端连接；
所述整流模块的第二输出端与所述光耦模块的第一输入端连接，所述光耦模块的输出端与所述功率因数校正模块的输入端连接，所述功率因数校正模块的输出端与所述功率模块的第二输入端连接，所述功率模块的第二输出端与所述霍尔传感器的输入端连接，所述霍尔传感器的输出端与所述运算放大模块A的输入端连接，所述运算放大模块A的输出端与所述控制模块的第三输入端连接；
所述整流模块的第三输出端与所述DC-DC模块A的输入端连接，所述DC-DC模块A的输出端与所述DC-DC模块B的输入端连接，所述DC-DC模块B的输出端与所述光耦模块的第二输入端连接；
所述整流模块的第四输出端与所述辅助电源模块的输入端连接，所述辅助电源模块的输出端与所述控制模块的第四输入端连接，所述控制模块的第一输出端与所述隔离运放模块的第二输入端连接，所述控制模块的第二输出端与所述光耦模块的第三输入端连接。
优选的，所述辅助电源模块包括：开关电源、DC-DC电源芯片、隔离电源B、隔离电源A，所述的DC-DC电源芯片是15V电源，隔离电源A是3.3V电源，隔离电源B是5V电源，开关电源控制电源辅助模块的开关。
优选的，所述的功率因数校正模块是功率因数校正电路，功率因数校正电路采用MC33260芯片进行功率因数校正。
优选的，所述控制模块采用TMS320F2812。
优选的，所述功率模块采用IRAMX16UP60A。
优选的，所述DC-DC模块A能够将24V直流电转换为15V直流电。
优选的，所述DC-DC模块B能够将15V直流电转换为5V直流电。
优选的，所述DC-DC模块C能够将24V直流电转换为10～40V直流电。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型同步电动机驱动控制系统可驱动不同类型的电机，具有通用、灵活的特点。
2、所述滑模增益补偿模块和角度补偿模块通过计算电机的运转参数，用于控制模块控制补偿，角度补偿模块可以采用饱和函数计算补偿值，提高了可靠性。
3、通过设置功率因数校正模块、霍尔传感器，使得本实用新型具有控制精确的特点。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的辅助电源模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，同步电动机控制系统，包括交流电源、整流模块、辅助电源模块、控制模块、隔离运放模块、光耦模块、运算放大模块A、运算放大模块B、功率因数校正模块、功率模块、DC-DC模块A、DC-DC模块B、DC-DC模块C、霍尔传感器、滑膜增益补偿模块与角度补偿模块；
所述交流电源的输出端与所述整流模块的输入端连接，所述整流模块的第一输出端与所述隔离运放模块的第一输入端连接，所述隔离运放模块的输出端与所述运算放大模块B的输入端连接，所述运算放大模块B的输出端与所述DC-DC模块C的输入端连接，所述DC-DC模块C的输出端与所述功率模块的第一输入端连接，所述功率模块的第一输出端与电机的输入端连接，所述电机的第一输出端与所述滑膜增益补偿模块的输入端连接，所述滑膜增益补偿模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接，所述电机的第二输出端与所述角度补偿模块的输入端连接，所述角度补偿模块的输出端与所述控制模块的第二输入端连接；
所述整流模块的第二输出端与所述光耦模块的第一输入端连接，所述光耦模块的输出端与所述功率因数校正模块的输入端连接，所述功率因数校正模块的输出端与所述功率模块的第二输入端连接，所述功率模块的第二输出端与所述霍尔传感器的输入端连接，所述霍尔传感器的输出端与所述运算放大模块A的输入端连接，所述运算放大模块A的输出端与所述控制模块的第三输入端连接；
所述整流模块的第三输出端与所述DC-DC模块A的输入端连接，所述DC-DC模块A的输出端与所述DC-DC模块B的输入端连接，所述DC-DC模块B的输出端与所述光耦模块的第二输入端连接；
所述整流模块的第四输出端与所述辅助电源模块的输入端连接，所述辅助电源模块的输出端与所述控制模块的第四输入端连接，所述控制模块的第一输出端与所述隔离运放模块的第二输入端连接，所述控制模块的第二输出端与所述光耦模块的第三输入端连接。
优选的，所述辅助电源模块包括：开关电源、DC-DC电源芯片、隔离电源B、隔离电源A，所述的DC-DC电源芯片是15V电源，隔离电源A是3.3V电源，隔离电源B是5V电源，开关电源控制电源辅助模块的开关。
需要说明的，所述的功率因数校正模块是功率因数校正电路，功率因数校正电路采用MC33260芯片进行功率因数校正。
其中，所述控制模块采用TMS320F2812。
需要说明的是，所述功率模块采用IRAMX16UP60A。
需要说明的是，所述DC-DC模块A能够将24V直流电转换为15V直流电，所述DC-DC模块B能够将15V直流电转换为5V直流电，所述DC-DC模块C能够将24V直流电转换为10～40V直流电。
由于电机的控制需要两路相差为90°的PWM，控制模块不能直接产生，需要功率模块配合。TMS320F2812产生PWM控制信号，经光耦模块隔离，输入到功率模块实现功率放大，进而驱动电机。控制模块控制器输出模拟信号经隔离运放模块产生调整电压，再经过运放B，控制DC-DC模块C输出大小可调的直流电压作为功率模块的母线电压。由于驱动信号均是大功率信号，为实现高精度和高可靠性控制，选用霍尔传感器实时监测电流的大小；若电流过大，可及时关断功率模块的IGBT以防损坏电机。由于采用光耦和隔离运放将控制模块控制器的地线与外部模块的地线隔离开，避免了电路板之间的互相串扰，提高了稳定性。改变控制信号的形式，即可驱动不同类型的电机，所以本系统具有通用、灵活的特点；
为了提高永磁同步电机的电压利用率，速度响应，转矩及控制精度，本实用新型放弃了传统的机械式位置传感元件，采用滑模变结构控制方式实现永磁同步电机无位置反馈，相对机械式传感器来说无传位置传感器控制主要优点有：有效的减少系统成本、减小电机体积、对电机的各项性能要求低、电机安装简单、提高系统可靠性减少系统维护量。永磁同步电机无位置反馈控制的滑模变结构系统，在实际应用调速过程中存在抖振现象，为了解决这一问题本实用新型在传统理论基础上优化了开关函数，采用饱和函数替代传统的开关函数并将估算后的反电势再引入观测量对滑模增益做补偿，以及根据滤波器的结构特性分析引入动态的角度补偿，最终解决了电机的抖振现象，实现了电机的平滑调速，提高了电机转速的响应速度及控制精度，扩大低速的使用范围。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.同步电动机控制系统，其特征在于，包括交流电源、整流模块、辅助电源模块、控制模块、隔离运放模块、光耦模块、运算放大模块A、运算放大模块B、功率因数校正模块、功率模块、DC-DC模块A、DC-DC模块B、DC-DC模块C、霍尔传感器、滑膜增益补偿模块与角度补偿模块；
所述交流电源的输出端与所述整流模块的输入端连接，所述整流模块的第一输出端与所述隔离运放模块的第一输入端连接，所述隔离运放模块的输出端与所述运算放大模块B的输入端连接，所述运算放大模块B的输出端与所述DC-DC模块C的输入端连接，所述DC-DC模块C的输出端与所述功率模块的第一输入端连接，所述功率模块的第一输出端与电机的输入端连接，所述电机的第一输出端与所述滑膜增益补偿模块的输入端连接，所述滑膜增益补偿模块的输出端与所述控制模块的第一输入端连接，所述电机的第二输出端与所述角度补偿模块的输入端连接，所述角度补偿模块的输出端与所述控制模块的第二输入端连接；
所述整流模块的第二输出端与所述光耦模块的第一输入端连接，所述光耦模块的输出端与所述功率因数校正模块的输入端连接，所述功率因数校正模块的输出端与所述功率模块的第二输入端连接，所述功率模块的第二输出端与所述霍尔传感器的输入端连接，所述霍尔传感器的输出端与所述运算放大模块A的输入端连接，所述运算放大模块A的输出端与所述控制模块的第三输入端连接；
所述整流模块的第三输出端与所述DC-DC模块A的输入端连接，所述DC-DC模块A的输出端与所述DC-DC模块B的输入端连接，所述DC-DC模块B的输出端与所述光耦模块的第二输入端连接；
所述整流模块的第四输出端与所述辅助电源模块的输入端连接，所述辅助电源模块的输出端与所述控制模块的第四输入端连接，所述控制模块的第一输出端与所述隔离运放模块的第二输入端连接，所述控制模块的第二输出端与所述光耦模块的第三输入端连接。
2.根据权利要求1所述的同步电动机控制系统，其特征在于，所述辅助电源模块包括：开关电源、DC-DC电源芯片、隔离电源B、隔离电源A，所述的DC-DC电源芯片是15V电源，隔离电源A是3.3V电源，隔离电源B是5V电源，开关电源控制电源辅助模块的开关。
3.根据权利要求1所述的同步电动机控制系统，其特征在于，所述的功率因数校正模块是功率因数校正电路，功率因数校正电路采用MC33260芯片进行功率因数校正。
4.根据权利要求1所述的同步电动机控制系统，其特征在于，所述控制模块采用TMS320F2812。
5.根据权利要求1所述的同步电动机控制系统，其特征在于，所述功率模块采用IRAMX16UP60A。
6.根据权利要求1所述的同步电动机控制系统，其特征在于，所述DC-DC模块A能够将24V直流电转换为15V直流电。
7.根据权利要求1所述的同步电动机控制系统，其特征在于，所述DC-DC模块B能够将15V直流电转换为5V直流电。
8.根据权利要求1所述的同步电动机控制系统，其特征在于，所述DC-DC模块C能够将24V直流电转换为10～40V直流电。
Priority Applications (1)
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| CN202120112867.1U CN214205377U (zh) | 2021-01-15 | 2021-01-15 | 同步电动机控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN214205377U true CN214205377U (zh) | 2021-09-14 |
Family
ID=77636556
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202120112867.1U Active CN214205377U (zh) | 2021-01-15 | 2021-01-15 | 同步电动机控制系统 |
Country Status (1)
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2021
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