[发明专利]基于矢量控制的交流电机控制系统

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种交流异步电机，具体是涉及基于矢量控制的交流电机控制系统。 

背景技术

交流异步电机因其结构简单、价格便宜、维护方便，在生产和生活中得到了广泛的应用。随着微电子技术、电力电子技术、微处理器技术的不断发展和普及应用，电机的调速从直流发电机—电机组调速、晶闸管整流器直流调压调速逐步过渡到笼型异步电机变频调速，而且随着控制技术和控制手段的不断提高，变频调速发展到U／F(电压／频率)恒定控制PWM变频调速。但现有的电机调速普遍存在直流电源利用率低、电损耗大、调速范围窄、电机运行状态不够稳定等缺点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种直流电源利用率高、电损耗小、调速范围宽、对电机的参数要求低、便于数字化方案实现的基于矢量控制的交流电机控制系统。 

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于矢量控制的交流电机控制系统，它包括系统电源、电机、电机控制开关、电机加速踏板、系统信息接口、LCD液晶屏、开关电源电路、前级限压保护电路、前级保护电路、隔离驱动电路、光耦隔离电路、前级驱动电路、功率放大电路、串口驱动电路以及高速微处理器； 

所述高速微处理器包括具有模数转换功能的A/D转换器以及输出端口、开关量输入端口、串行通讯接口、电可擦除存储器，它有高性能32位CPU，能高速处理外来信息及运算，为系统可靠运行提供保证，其中的A/D转换器是具有12位精度的模数转换器，为系统精确地控制电机转速提供了保证；

所述系统电源连接具有过压和过流保护的开关电源电路，开关电源电路为系统提供15VDC、5VDC、3.3VDC、1.9VDC四种状态的电源，其中15VDC开关电源为前级驱动电路、电机加速踏板控制器提供直流稳压电源，5VDC开关电源为前级限压保护电路、前级保护电路、隔离驱动电路、光耦隔离电路、前级驱动电路以及串口驱动电路提供直流稳压电源，3.3VDC、1.9VDC开关电源为高速微处理器提供直流稳压电源，所使用的开关电源都是具有抗高电压及防过电流的高效电源，它们的能效比均达到70%以上，有很好的节能效果；

所述加速踏板控制器的输出端经过前级限压保护电路与高速微处理器的12位的A/D转换器连接，采用加速踏板控制器可以精确控制电机运行速度，加速踏板控制器经过前级限压保护电路的处理后可以提高整个系统的抗干扰能力和可靠性；

所述电机控制开关经前级保护电路与高速微处理器的开关量输入端口连接，电机控制开关给高速微处理器提供电机正、反、停止状态的控制信号，电机控制开关经过前级保护电路后一是为了保证给高速微处理器的信号的安全可靠，另一个是防止高压等信号对系统的冲击，保证系统可靠运行；

所述高速微处理器的输出端口与隔离驱动电路的输入端连接，隔离驱动电路的输出端一路连接光耦隔离电路，光耦隔离电路经前级驱动电路连接功率放大电路，功率放大电路驱动电机；隔离驱动电路的另一路连接LCD液晶屏驱动显示。其中隔离驱动电路、光耦隔离电路是为了使高速微处理器输出的信号既能有效传递又能使各自的电源相互隔离，提高系统的安全可靠性；前级驱动电路是将前级输入的信号处理为后级所需要的信号类型，使信号有效传递；所述功率放大电路通过空间矢量脉宽调制（svpwm）方法为电机提供所需电流，实现电机无级调速，提高电机的稳定性，降低能耗；与隔离驱动电路相连接的另一路是LCD液晶屏，它用来显示电机的运行速度，通过液晶屏可以观察到电机速度；

所述高速微处理器的串行通讯接口经串口驱动电路与系统信息接口连接，实现系统运行状态的输入和输出，作为输出高速微处理器可以通过串行通讯接口把电机的运行状态、电源电压、电机的运行电流向外传输；同样也可以通过系统信息接口、串行通讯接口向高速微处理器输入电机运行指令控制电机的各种运行状态；

所述电可擦除存储器记录电机运行状态的信息，包括电机运行状态、系统电源电压、电机运行电流的信息等，目的是为了当系统出现异常时分析系统异常原因。