[实用新型]一种永磁同步直线电机驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种永磁同步直线电机驱动器。

背景技术

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。在许多工业领域中，被控对象的运动路径往往是直线形式。但遗憾的是，过去由于直线运动驱动器没有得到充分的发展，长期以来不得不借助于旋转电机的旋转运动，加上机械变换环节而获得最终的直线运动，或者单向位移或者双向往复位移。显然，这种获得直线运动的方式具有“间接”的性质。如果驱动器能给被控对象提供直线运动形式的推力，以获得单向或者双向的有限可控位移，那么两者在运动形式上就直接匹配一致了。

永磁同步直线电机能直接产生直线推力，行程长、推力大、响应快，是构成直接驱动直线伺服单元的首选电机类型。不断在许多领域得到了应用。例如垂直升降输送系统，高速地面运输系统，往复式空气压缩机等等。但由于其直接驱动的特点，由端部效应、齿槽效应、纹波效应产生的推力波动，由初次级吸引力及导轨预压而引入的摩擦力，以及运行时的负载力都会对其控制精度产生较大的影响，为此需精心设计适用于该类直线电机的伺服驱动器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够精确地控制直线电机运动的推力、速度及位置的永磁同步直线电机驱动器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该永磁同步直线电机驱动器，其特征在于：包括有对单相市电进行滤波的第一滤波器；将交流电转换成直流电的整流器；对直流电进行平滑处理的第二滤波器；把直流电转换成三相交流电驱动直线电机的逆变器；对直线电机电流进行检测的电流检测装置，执行直线电机精确控制、接收直线电机反馈信号的控制器，其中第一滤波器的输入端与市电相连，第一滤波器的输出端与整流器的输入端相连，整流器的输出端与第二滤波器的输入端相连，第二滤波器的输出端与逆变器的输入端相连，逆变器的输出端与直线电机的电源输入端相连，电流检测装置的输入端与直线电机的电源输入端相连，电流检测装置的输出端与控制器的第一信号输入端相连，控制器的第二信号输入端与直线电机光栅尺的信号输出端相连；直线电机光栅尺的信号输入端和直线电机检测信号输出端连接，所述控制器接收来自电流检测装置的模拟信号和电源电压信号，并将这两个信息转换为对应大小的数字信号，同时接收来自直线电机光栅尺的动子位置的反馈信号，通过对这三个数据进行内部处理，输出控制信号精确控制直线电机动子的运动位置和推力大小。

具体的，所述控制器包括执行位置精确控制的位置控制器；执行速度精确控制的速度控制器；执行电流精确控制的电流控制器；进行二相dq轴到三相UVW轴变换运算的第一坐标变换单元；从三相电流坐标轴变换到二相dq轴的第二坐标变换单元；用于产生PWM信号的PWM调制单元；从两相电流I_a和I_b计算出第三相电流I_c的加法器；通过光栅尺信号计算直线电机动子的运动位置的位置电角度计算单元；通过光栅尺信号计算直线电机动子速度的速度计算单元；电压型逆变器；

其中，直线电机光栅尺的输出端连接可逆计数器后产生位置负反馈信号与位置控制器的位置信号输入端相连；直线电机光栅尺的输出端连接可逆计数器后与速度计算单元的输入端相连，速度计算单元的输出端产生速度负反馈信号，与速度控制器的第一输入端相连，位置控制器的输出端产生速度信号，与速度控制器的第一输入端相连；直线电机光栅尺的输出端连接可逆计数器后与位置电角度计算单元的输入端相连，位置电角度计算单元的输出端产生角度信号，与第二坐标变换单元的第一输入端相连；第二坐标变换单元的第一信号输出端和第二信号输出端分别产生Iq、Id电流负反馈信号，分别和速度控制器的第二输出端产生Iq电流信号和外界给出的Id电流信号汇合，再各自连接到电流控制器的第一电流信号输入端和第二电流信号输入端，电流控制器的第一电流信号输出端和第二电流信号输出端分别连接到第一坐标变换单元的第一电流输入端和第二电流信号输入端，第一坐标变换单元的第一信号输出端、第二信号输出端和第三信号输出端获得励磁轴的三个信号即：Sa、Sb、Sc信号，连接到PWM调制单元的三个输入端，PWM调制单元的三个输出端与一电压型逆变器的三个输入端相连，电压型逆变器的三个输出端与直线电机相连，而且电压型逆变器的二个输出端分别获得Ia、Ib电流信号，获得Ia、Ib电流信号分别连接到加法器的信号输入端，而加法器的信号输出端获得Ic电流信号，最后，电压型逆变器的二个输出端的Ia、Ib电流信号和法器的信号输出端Ic电流信号，连接到第二坐标变换单元的另外三个信号输入端。