[实用新型]一种风电变桨系统全数字交流异步伺服电机驱动器

说明书

技术领域

本实用新型属于交流异步伺服电机技术领域，特别涉及一种风电变桨系统全数字交流异步伺服电机驱动器，适用于对风电变桨系统交流异步伺服电机的控制。

背景技术

目前国内的风电变桨系统基本上采用的是国外的设备，其中有液压式变桨系统和电动式变桨系统两种，而电动式变桨系统应用更为广泛。电动变桨系统分为直流变桨和交流变桨两种，目前实际应用的系统大部分采用直流变桨方案，此种方案的缺点是，直流电机的寿命较短，需要定期更换电刷，系统维护成本高。交流变桨系统又分为永磁同步电机、直流无刷电机和异步电机三种，前两种方案成本高，而且存在一个电机永磁体失磁的问题。

本实用新型涉及的一种风电变桨系统全数字交流异步伺服电机驱动器，采用异步电机控制，成本低，控制性能稳定可靠，环境适应能力强。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种风电变桨系统全数字交流异步伺服电机驱动器。解决了异步伺服电机在风电变桨系统中应用的问题。

本实用新型具体采用以下技术方案：

一种风电变桨系统全数字交流异步伺服电机驱动器，包括DSP系统U1、CPLD系统U2、电机编码器电路F1、桨距角编码器电路F2、电压电流检测电路F3、IPM及其驱动电路F4、RS485通讯电路F5、CAN通讯电路F6；其特征在于：

电机编码器电路F1输出的增量式信号A、B与DSP系统U1的捕获管脚106、107相连，将电机编码器的增量式信号传递给DSP系统U1，电机编码器电路F1的串行数据输入信号SEIAL_DATA1、同步时钟信号CLOCK_OUT1与CPLD系统U2的管脚25、24相连，将电机编码器的绝对式信号传递给CPLD系统U2；

桨距角编码器电路F2的串行数据输入信号SEIAL_DATA2、同步时钟信号CLOCK_OUT2与CPLD系统U2的管脚23、22相连，将桨距角编码器的绝对值信号传递给CPLD系统U2；

CPLD系统U2通过并行总线连接到DSP系统U1，将采集到的电机编码器和桨距角编码器的绝对位置信号传递给DSP系统U1，上述两编码器绝对值信号检测时钟信号由DSP系统U1的管脚119输出给CPLD系统U2的87管脚；

电压电流检测电路F3用于检测母线电压和电机U相和W相电流，其输出端分别接DSP系统U1的模拟量信号输入通道管脚173、174、172，将检测到的母线电压信号Udc及电机定子U相和W相电流信号Iu、Iw上传到DSP系统U1；

DSP系统U1输出6路PWM信号(PWM1-6)至IPM及其驱动电路F4控制电机旋转，DSP系统U1还通过通用I/O管脚104输出开关量信号给IPM及其驱动电路F4控制电机的制动；

IPM及其驱动电路F4输出一路故障保护信号PERR给DSP系统U1的PDPINT外部中断管脚110；

RS485通讯电路F5输出接收信号SCIRXDB到DSP系统U1的91管脚，DSP系统U1通过管脚90输出发送信号SCITXDB给RS485通讯电路F5，DSP系统U1还通过通用I/O管脚63输出开关量信号控制RS485通讯收发转换；

CAN通讯电路F6输出接收信号CANRXA到DSP系统U1的89管脚，DSP系统U1通过管脚87输出发送信号CANTXA给CAN通讯电路F6。

电机编码器电路(F1)的功能是将电机编码器信号输入给DSP系统(U1)和CPLD系统(U2)。包括图2、图3两部分。在图2中，电机的光电编码器(F7)输出的4路推挽式信号(A+、A-、B+、B-)分别接第一至第四限流电阻R19、R18、R14、R15，然后分别通过5V单向TVS管(Z2、Z1)和第五、第六限流电阻R20、R16输入到双路光耦芯片(U12)，双路光耦芯片(U12)输出两路信号A、B到DSP(U1)的106、107脚。为了与DSP电平兼容，光耦(U12)采用3.3V供电。其余管脚及电路为常规接法。在图3中，电机光电编码器(F7)的4路SSI绝对位置信号Clock+、Clock-、Data+、Data-分别接RS422接口芯片(U6)的5、6、8、7管脚，Data+、Data-之间并接终端电阻(R37)；RS422接口芯片(U6)的接收输出管脚2、发送输入管脚3分别接磁耦(U8)的7管脚和6管脚，磁耦(U8)的隔离信号CLOCK_OUT1、SERIAL_DATA1分别通过管脚3、2接CPLD(U2)的24、25脚。编码器(F7)采用24V供电，其余电路为常规接法。